La masse devient nergie et lnergie masse aujourdhui

La masse devient énergie et l‘énergie masse: aujourd'hui nous l‘étudions L‘acquisition des données du calorimètre électromagnétique 2 mc E= Le LHC fournira environ un milliard de collisions p-p par seconde. Chaque 25 ns, il y aura un croisement de paquets de protons dans ATLAS et pour chaque croisement, il y aura 23 collisions. Un énorme flux de données sera produit mais les événements intéressants sont rares. Par exemple les événements avec production du Higgs H -> gg sont de 1 sur 1013. Pour sélectionner rapidement les collisions intéressantes, il existe un système de déclenchement basé sur trois niveaux qui sélectionne une collision sur 10. 000. ROD Dans une collision entre deux particules élémentaires qui ont une grande énergie, les deux particules initiales disparaissent en générant beaucoup d‘autres particules nouvelles qui se diffusent dans l‘espace. • niveau 1: sélection des événements en ~ 2 ms en utilisant l’électronique dédiée pour avoir une réduction de 1 GHz 100 KHz • niveau 2: sélection avec des informations plus complètes des événements pour avoir un taux de ~ 1 KHz • niveau 3 (Event Filter): à ce niveau les événements sont construits et l ’information de tout le détecteur peut être utilisée pour obtenir un flux de données final de 100 Hz. Les événements seront ensuite sauvegardés pour l ’analyse. L’UNIVERSITE DE GENEVE DANS ATLAS p Read Out Driver (ROD) Energie et temps Signal électrique Calorimètre Carte ROD L ’Université de Genève a développée et construit la carte VME ROD pour le calorimètre à argon liquide. La carte reçoit les données venant de l ’électronique front-end du calorimètre par un lien optique. Les données consistent en des signaux électriques provenant de chaque canal du calorimètre, enregistrées par l ’électronique chaque 25 ns. La carte ROD doit calculer la quantité d ’énergie déposée dans chaque canal, qui sera utilisée après par le système de déclenchement de niveau 2. Le temps disponible est seulement de 10 ms pour 128 canaux et des DSP (Digital Signal Processors) sont utilisés pour le calcul. The Semiconductor Tracker (SCT) p Zoom Les accélérateurs fournissent aux particules une grande énergie (14*109 e. V pour LHC ). Les détecteurs de particules sont de gigantesques microscopes qui permettent l‘observation et l‘identification de nouvelles particules élémentaires créées dans les collisions. SCT P P proton Une bonne couverture angulaire du détecteur est importante. On parle de pseudo-rapidité: h = -ln(tg(q/2) Avec q l’angle d’émission d’une particule relative à la ligne de faisceau Les exigences de la physique pour les détecteurs internes de traces sont: • Une bonne reconstruction du vertex d’une particule secondaire • Une très bonne isolation des traces • Une très bonne mesure des hautes impulsions • Une bonne reconstruction du paramètre d’impact des traces Le Modèle Standard et la plus grande question encore ouverte: l‘origine de la masse et la particule HIGGS. . . Le Modèle Standard (SM) décrit toutes les particules connues et leurs interactions. Il y a deux familles de particules: les leptons qui existent libres dans la nature et les quarks qui forment toutes les autres particules connues comme le proton et le neutron. Chaque famille comprend trois générations de particules semblables, mais de plus en plus lourdes. Le détecteur ATLAS: Coin du détecteur de silicium • Energie dans le Centre de Masse: 14 Te. V • Lieu: CERN (Genève) • Début prise de données: 2006 -2007 Le SM décrit les joueurs mais aussi les règles du jeu. Les 4 types d’interactions entre particules: • Longueur: 46 m • Hauteur: 22 m • Poids: 7000 tonnes • Collaboration: 2000 physiciens de 34 Pays. Toutes ces particules interagissent entre elles en échangeant d’autres particules, comme des joueurs qui se lancent des ballons avec des messages. Selon le type de particule échangée, la force et le type d‘interaction sont différents. L'Université de Genève participe à plusieurs projets dans ATLAS: • la réalisation du détecteur de vertex au silicium (SCT) • l'électronique du calorimètre électromagnétique • les études sur la physique Découvrir et étudier le Higgs à ATLAS Si le Higgs existe, il sera produit dans les collisions de protons du LHC et il pourra être détecté par ATLAS en identifiant ses désintégrations en particules élémentaires. Le canal privilégié pour la détection est la désintégration du Higgs en 4 leptons. Les prédictions du Modèle Standard sont vérifiées expérimentalement avec une très grande précision à l‘exception du mécanisme qui génère la masse des particules. Ce mécanisme prévoie l‘existence d‘un champ, semblable au champ électromagnétique, qui s‘étendrait dans l‘espace entier. Les particules, comme des charge électriques, en traversant ce champ ressentent sa force. Elles acquièrent ainsi une masse qui est d’autant plus grande que l ’interaction avec le champ est forte. La prévision expérimentale la plus intéressante du mécanisme qui génère les masses est l‘existence d‘une nouvelle particule appelée HIGGS. La quête du HIGGS est le grand défi du début millénaire Micro-puce digitale - ABCD Module externe d’un disque Principe de détection La particule chargée traversant 300 m de silicium dépose une charge de 3. 6 f. C qui sera récoltée sur une ou plusieurs piste(s). Les pistes sont lues par la micro-puce ABCD. Secteur de cylindre en fibre de carbone où sont montés des modules barrel A quoi ressemble un événement HIGGS à ATLAS? Il faut identifier parmi les traces du bruit de fond, le processus: H -> ZZ-> Le dessin montre la probabilité d’observer le HIGGS dans les différentes désintégrations en fonction de sa masse. Une fois découvert le boson de HIGGS, toutes ses propriétés (masse, interactions, charge, spin, etc. . ) doivent être mesurées avec grande précision. L‘université de Genève participe à la préparation des études sur les propriétés du Higgs. En particulier, la question de la production simultanée de deux bosons de HIGGS a été étudiée pour la première fois au monde. SCT est un détecteur qui sera composé de 4 cylindres et 18 disques sur lesquels seront montés des modules. Les 4088 modules nécessaires seront assemblés dans 11 instituts dont 520 seront issus du DPNC. Un module est un assemblage de 2 paires de détecteurs de silicium montées dos à dos avec une rotation de 40 mrad pour la reconstruction dans l’autre direction. Il y sera aussi monté un hybride électronique composé de 12 micro-puces binaires qui liront le signal des 768 micro-pistes détecteurs sur chaque face. Les spécifications de SCT: • Reconstruction spatiale de 4 points sur toute la couverture du détecteur • Une résolution sur la reconstruction de l’impact d’une particule: ~20 mm • Une efficacité de détection de particules supérieure à 99% • Détecteur opérationnel au moins pendant 10 années de fonctionnement