Une technologie de CMS donne naissance au « muoscope »

Mar 22, 2019

Les physiciens des particules sont maîtres dans l'art d'observer l'invisible ; au-delà de la physique des particules, leurs techniques de détection sont maintenant couramment utilisées dans des secteurs comme l'imagerie médicale ou l'analyse d'œuvres d'art. Des scientifiques de l'expérience CMS auprès du Grand collisionneur de hadrons mettent au point une nouvelle application reposant sur l'un des détecteurs de particules de l'expérience, et consistant en un nouveau télescope à muons portatif de petite taille, qui permettra d'effectuer une imagerie d'espaces visuellement inaccessibles. 

L'atmosphère terrestre est constamment bombardée de particules venant de l'espace intersidéral. En interagissant avec la matière atmosphérique, elles se désintègrent en une avalanche de nouvelles particules, générant un flux de muons – des cousins plus lourds des électrons. Ces muons cosmiques poursuivent leur voyage en direction de la surface de la Terre, traversant pratiquement tous les objets matériels. 

Ce « super pouvoir » fait des muons des partenaires idéaux pour voir à travers des parois épaisses ou d'autres objets difficiles à observer. Éruptions volcaniques, anciennes pyramides énigmatiques, grottes et tunnels : tous ces éléments peuvent être analysés et explorés de l'intérieur au moyen de la muographie, une méthode d'imagerie utilisant le rayonnement fossile naturel sous la forme de muons cosmiques.  

Des télescopes à muons de grande surface ont été développés ces dernières années pour de nombreuses applications différentes, dont certaines utilisent des technologies développées pour les détecteurs du LHC. Le télescope à muons conçu par des scientifiques de CMS venant de deux universités belges - l'Université de Gand et l'Université catholique de Louvain - est compact et léger, et par conséquent facile à transporter. Et il n’en est pas moins capable de réaliser une muographie de haute résolution. Il s'agira de la première application dérivée de la muographie, qui utilise la technologie des chambres à plaques résistives (RPC) de CMS. Un premier prototype du télescope, également baptisé « muoscope », a été construit à partir de quatre plans de RPC présentant une surface active de 16 x 16 cm. Ce même prototype a été utilisé pour le projet « UCL to Mars » ; sa robustesse a été testée dans le désert de l'Utah, en recréant par simulation les conditions qui existent sur la planète Mars. Après un mois de fonctionnement dans ces conditions, le prototype est rentré à sa base, pleinement opérationnel.

D'autres technologies de CMS ont été utilisées pour des applications de tomographie par muons, dans les secteurs de la sécurité et de la protection de l'environnement, et de la sécurité nationale

Pour en savoir plus sur le télescope à muons, cliquez : ici.


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