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Détecteur de muons d’Alice : la production des « échelles » est achevée !


​La construction du détecteur destiné au futur trajectographe de muons de l'expérience Alice, au Cern, s'achève avec une contribution importante du CEA-Irfu. Cet instrument de haute précision permettra d'analyser les collisions de protons ou de noyaux de plomb du LHC avec une résolution spatiale accrue afin d'étudier un état exotique de la matière appelé plasma de quarks et de gluons. 
Publié le 30 juin 2020

Couplé à l'actuel spectromètre à muons, le nouveau trajectographe de haute précision (Muon Forward Tracker, MFT) détectera les paires de muons produits par les collisions de particules avec une résolution de 5 micromètres (Lire l'actualité précédente).

Son détecteur se présente comme un « tonneau » d'une longueur de quatre mètres, qui devra être positionné au dixième de millimètre dans l'expérience. À l'intérieur sont alignés dix demi-disques de diamètres croissants, disposés verticalement. Un demi-disque porte une ou plusieurs dizaines de « bandes » juxtaposées, verticales elles aussi, sur lesquelles sont collés entre 2 et 5 capteurs silicium individuels de 500 000 pixels chacun. L'ensemble bande-capteur a été baptisé « échelle ».

Chaque bande est constituée d'un circuit imprimé flexible à interconnecter avec les capteurs. Ceux-ci sont formés d'une très fine lamelle de silicium de 4,5 cm², fragile comme du verre, sur laquelle ont été gravés 500 000 pixels détecteurs ainsi que leur électronique de lecture.

Au total, pas moins de 500 bandes et 1000 capteurs ont été fabriqués et testés. Ces éléments ont ensuite été assemblés et interconnectés et les 500 échelles ainsi fabriquées ont finalement été caractérisées. En dépit des difficultés de cette production à la pointe de la technologie, le taux d'échelles qualifiées s'est maintenu autour de 91%. Un véritable succès !

En amont, de nombreuses techniques innovantes de fabrication, d'assemblage et de contrôle qualité ont dû être développées pendant deux ans par l'Irfu, en collaboration avec le CNRS, afin de réduire autant que possible la quantité de matière traversée par les particules. Deux années supplémentaires ont ensuite été nécessaires pour la fabrication des échelles et la très longue séquence d'opérations associée.

L'Irfu et une douzaine d'instituts de recherche en Europe, Asie et Amérique du Sud collaborent à la construction de ce trajectographe. Au sein du projet, l'Irfu, en particulier son « Antenne » au Cern, est responsables de l'intégration des échelles.

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