LHCf dans les starting-blocks

Réinstallés dans le tunnel fin 2014, les deux détecteurs de l’expérience LHCf sont désormais prêts à l’action. Les premières données devraient être collectées en mai.

Le détecteur Arm1 de LHCf.

L’expérience LHCf (Large Hadron Collider forward) mesure les particules neutres émises à un angle de presque zéro degré par rapport à la direction du faisceau de protons. Ces particules « à très petits angles » transportent une grande partie de l’énergie de collision ; elles sont donc importantes pour comprendre le développement des gerbes atmosphériques, phénomènes produits par les rayons cosmiques de très haute énergie. Pour mesurer ces particules, deux détecteurs, nommés Arm1 et Arm2, sont installés le long de la ligne de faisceau du LHC, à 140 mètres de chaque côté du point de collision d’ATLAS.

En juillet 2010, après neuf mois d’exploitation, la collaboration LHCf a retiré les deux détecteurs du tunnel pour éviter qu’ils soient sérieusement endommagés par les rayonnements. En 2013, le détecteur Arm2 a été réinstallé dans le tunnel pour acquérir des données sur des collisions proton-plomb. Arm1 a quant à lui été amélioré pour pouvoir résister aux radiations grâce à des scintillateurs à orthosilicate de gadolinium (Gd₂SiO₅). En octobre 2014, une fois les améliorations apportées, la performance des détecteurs a été testée sur la ligne de faisceau fixe du Supersynchrotron à protons à Prévessin. Le 17 et le 24 novembre 2014 respectivement, Arm1 et Arm2 ont été réinstallés dans le tunnel du LHC.

Au début de l’année 2015, LHCf a été remis en service afin que soit relancé son système d’acquisition de données. L’expérience est maintenant prête pour sa propre période d’exploitation, qui débutera en mai. À 13 TeV, la nouvelle énergie du LHC, les collisions proton-proton vont correspondre à des interactions de rayons cosmiques dans l’atmosphère d’une énergie de 0,9 x 10¹⁷ eV. On estime que c’est à ce niveau d’énergie que les rayons cosmiques galactiques se transforment en rayons extragalactiques, où un brusque changement de leur masse initiale est attendu. À partir des données qui seront obtenues grâce à l’énergie la plus élevée du LHC, les physiciens spécialistes des rayons cosmiques espèrent confirmer ce scénario standard.

La version intégrale de cet article est disponible en anglais dans le numéro de janvier du CERN Courier (volume 55).

par CERN Bulletin