Complémentarité et émulation

Lorsque deux particules, ici des protons, se rencontrent à très haute énergie (c’est-à-dire presque à la vitesse de la lumière), leur collision (ou interaction), produit de nombreuses nouvelles particules très éphémères. À chaque interaction, ces particules sont différentes car leur production suit des règles probabilistes. Pour étudier ces interactions, il faut donc des appareillages capables de détecter tous les types de particules connues, avec la plus grande précision possible. Comme ces deux conditions sont parfois incompatibles, chaque expérience choisit quel type de processus physique elle veut étudier en particulier, et choisit les sous-détecteurs appropriés. Les différentes expériences sont donc complémentaires.

Le LHC accélérera également des ions lourds, dont les collisions produiront des nombres beaucoup plus grands de particules. Pour les détecter correctement, il faut un appareillage adapté en ce sens. Une deuxième raison pour la présence de plusieurs expériences, vient de l’indispensable processus de validation des résultats scientifiques et de l’émulation qui en découle. Une découverte isolée nécessite des confirmations, et le recouvrement entre les sujets de physique accessibles aux expériences doit permettre cette confrontation. En effet, les mesures effectuées seront entachées d’incertitudes qui sont liées aux performances des détecteurs. En combinant les résultats fournis par plusieurs expériences, il sera donc possible d’améliorer la précision des mesures. Par ailleurs, pour s’assurer de la découverte d’une nouvelle particule ou d’un nouveau phénomène physique, il sera indispensable de l’observer au sein d’au moins deux expériences.

La conception de l’expérience

Seules deux expériences, Atlas et CMS, ont pour objectif d’identifier toutes les particules issues des interactions, et pour cela empilent des couches cylindriques de détecteurs autour de la zone d’interaction. On dit qu’elles sont « généralistes ». Mais dans chacune, l’accent est mis sur des points différents : Atlas, grâce à son aimant toroïdal géant, pourra mesurer les trajectoires des muons avec une très grande précision ; CMS, avec son calorimètre électromagnétique à cristaux, compte identifier et mesurer les électrons et photons avec une précision inégalée. Les deux autres expériences, Alice et LHCb se concentrent sur des processus très spécifiques, et n’ont pas besoin de couvrir tout l’espace autour du point d’interaction. Les différents sous-détecteurs sont adaptés à ces besoins. Il y a également au LHC deux autres expériences, Totem et LHCf, qui se situent de part et d’autre du point d’interaction respectivement dans les cavernes des détecteurs CMS et Atlas. Elles ne verront que les particules émises très près de l’axe du faisceau.

pour en savoir +
Plan du site  |   Contacts  |  Mentions Légales  |  Crédits  |  Accessibilité  |  Flux RSS