21 février 2012
Installation terminée pour le calorimètre EMCal de Alice

L’expérience Alice est dédiée à l’étude de la matière dense et chaude appelée « plasma de quarks et de gluons » à l’aide de collisions d’ions lourds ultra-relativistes. Parmi les nombreuses signatures disponibles de cet état, la mesure des jets et des photons de grande énergie permet d’en étudier les caractéristiques. Ces objets physiques sont mesurables grâce, entre autres, à l’utilisation d’un calorimètre électromagnétique.

Le calorimètre EMCal d’Alice est constitué de dix super-modules, comprenant chacun 1152 modules élémentaires de 6x6x25 cm3, et de deux super-modules de taille réduite constitués de 384 modules élémentaires. Il a été développé par une collaboration internationale constituée de laboratoires américains, italiens et français, dont l’IPHC à Strasbourg (CNRS, Université de Strasbourg), le LPSC à Grenoble (CNRS/IN2P3, Université Joseph Fourier, Institut national polytechnique de Grenoble) et Subatech à Nantes (CNRS/IN2P3, École des Mines de Nantes, Université de Nantes) avec le soutien de la Région Pays de la Loire. Les trois laboratoires français ont fourni des contributions majeures concernant l’assemblage, les tests et la calibration des différents éléments du calorimètre ainsi que sur l’électronique. En particulier, le laboratoire de Subatech à Nantes a réalisé la quasi-totalité de l’ingénierie mécanique (de la conception à l’insertion finale) ainsi qu’une partie de l’assemblage des modules et de l’ingénierie de cartes électroniques. Le LPSC a pour sa part réalisé une grande partie de l’assemblage des super-modules ainsi que leur calibration en cosmiques, de même que la construction d’un système de déclenchement dédié au calorimètre. Il a également participé à l’insertion finale du calorimètre.

Les physiciens des trois laboratoires français contribuent activement depuis le démarrage du LHC à la mise en œuvre du calorimètre ainsi qu’aux analyses des données obtenues en 2010 et 2011 à la fois en collisions proton-proton et plomb-plomb. De nombreux résultats très intéressants ont déjà été obtenus ou sont en cours d’analyse concernant la mesure de particules neutres (des photons et des « pions ») et des jets de particules.

Mais l’aventure est loin d’être terminée puisqu’un nouveau calorimètre, appelé DCal, basé sur la même technologie, est en cours de construction. Il sera installé dans le détecteur Alice dès 2013 à 180 degrés du calorimètre EMCal afin d’améliorer la mesure des événements où un photon et un ou deux jets de particules sont produits dos à dos. Le calorimètre DCal fait l’objet d’une nouvelle collaboration impliquant des laboratoires américains, japonais, chinois et français. En particulier, les laboratoires Subatech à Nantes et LPSC à Grenoble sont à nouveau fortement impliqués dans la construction et l’installation de ce calorimètre.

Le calorimètre électromagnétique en chiffres

• Collaboration : 3 laboratoires français, 4 américains, 2 italiens
• Poids total : 80 tonnes d’équipement scientifique + 40 tonnes de structure porteuse
• 12 SuperModules, couvrant 110° d’angle azimutal
• 3 072 modules composés de couches alternées de plomb et scintillateurs (technologie Shaschlik)
• 960 000 tuiles de scintillateurs
• 237 000 feuilles de plomb
• environ 185 km de fibre optique
• lecture du signal lumineux par 12 300 photodiodes de type APDs ("avalanche photodiode", une innovation en remplacement des photomultiplicateurs généralement utilisés)