COMPASS : le spin dans tous ses états
L’expérience COMPASS prépare une nouvelle phase de son programme de physique : COMPASS-II. Cette phase, qui devrait démarrer en 2014, permettra un regard nouveau sur les constituants élémentaires des protons : les quarks et les gluons.
Pour l’expérience COMPASS, c’est une période de grand remue-ménage. COMPASS, l’une des rares expériences du monde capable d’étudier la structure interne des protons avec une grande précision, utilise des faisceaux secondaires de l’accélérateur SPS pour étudier différentes propriétés des quarks et des gluons. Il s’agit de regarder notamment leur répartition au sein des nucléons, leur contribution au spin du nucléon et la façon dont ils forment des hadrons quand on les extrait du nucléon ; toutes ces propriétés sont également importantes pour la compréhension des collisions de protons dans le LHC.
En 2014, un nouveau chapitre s’ouvre pour la collaboration COMPASS. « Nous avons planifié deux phases pour COMPASS-II, explique Fabienne Kunne, co-porte-parole de COMPASS. La première commencera en 2014, avec l’envoi de faisceaux de pions négatifs à 190 GeV sur une cible polarisée. Cela nous permettra de réaliser les premières mesures polarisées du processus Drell-Yan. »
Le processus Drell-Yan, c’est ce qui se produit quand un quark et un antiquark s’annihilent à hautes énergies, produisant deux leptons à l'état final. S’appuyant sur des mesures de la distribution azimutale des particules dans ce processus, la collaboration COMPASS recherchera des écarts par rapport aux études réalisées précédemment par COMPASS, afin de mettre à l'épreuve la théorie du Modèle standard. Pour réaliser ces mesures, COMPASS déplacera la cible polarisée, pour l’installer plus en amont, et insèrera derrière celle-ci un milieu d’absorption, afin de repérer la trajectoire des paires de muons qui dominent les collisions.
« La deuxième phase de COMPASS-II commencera en 2015, et aura pour objet de constituer une sorte d’image 3D du nucléon, explique Andrea Bressan, co-porte-parole de COMPASS. En analysant la distribution générale des particules à l’intérieur du nucléon, et en prenant en compte leur spin et leur impulsion transversale, nous espérons arriver à percer à jour la dynamique interne du nucléon. Nous voulons aussi étudier le moment cinétique angulaire du quark, qui reste à mesurer. »
Pour cette étude, la collaboration utilisera des faisceaux de muons à 160 GeV et une nouvelle cible à l’hydrogène liquide. Cette cible est en cours de construction au sein du groupe Cryogénie du CERN (département TE) et elle sera installée en septembre 2012. « Nous mènerons un essai pilote de cette nouvelle configuration, et nous essayerons de recueillir des données préliminaires pour que l’exploitation 2015 de l’expérience fonctionne le mieux possible », conclut Fabienne Kunne.
par Katarina Anthony
