Un trajectographe interne amélioré prend place dans le détecteur ALICE

Après deux mois éprouvants consacrés à l'installation du nouveau trajectographe interne d'ALICE, l'équipe de génie mécanique chargée de l'installation, menée par Corrado Gargiulo, peut enfin se détendre : cette procédure délicate a été menée à bien et le sous-détecteur situé au centre d'ALICE est prêt à recueillir ses premières données dans les semaines à venir.

Avec ses 10 m2 de surface active de silicium et près de 13 milliards de pixels, le nouveau détecteur ITS est le plus grand détecteur à pixels jamais construit. Il est inséré entre le tube de faisceau et la Chambre de projection temporelle, installée en 2020, au cœur du détecteur ALICE. En reconstituant les vertex des particules primaires et secondaires, et en améliorant la résolution de la mesure de l'impulsion et de l'angle pour les particules dont la trajectoire est reconstituée par la Chambre à projection temporelle, l'ITS contribue à l'identification des particules issues des collisions plomb-plomb à hautes énergies enregistrées à ALICE.

Cette version améliorée de l'ITS permettra d'augmenter sensiblement la résolution de la reconstitution des vertex ; ainsi, le sous-détecteur sera mieux adapté aux exploitations futures à plus haute luminosité, dans le cadre d'une rénovation complète des sous-détecteurs d'ALICE pour ce même objectif. L'amélioration actuelle s'appuie sur de nouveaux capteurs à pixels nommés ALPIDE, également installés dans le nouveau Trajectographe aux petits angles pour les muons (MFT), installé il y a quelques mois. Chacune des puces contient plus d'un demi-million de pixels, sur une surface de 15 x 30 mm2, et produit une résolution remarquable, environ 5 μm des deux côtés ; c'est là le secret des performances améliorées du sous-détecteur. Les puces sont réparties en sept couches : trois couches proches du centre forment le tonneau interne, les quatre autres formant le tonneau externe. Les données recueillies sont ensuite transmises avec un débit pouvant aller jusqu'à 1,2 Go/s à un système comportant environ 200 dispositifs de lecture et situé à 7 m du détecteur. Les données sont ensuite agrégées, puis envoyées à la batterie informatique d'ALICE pour être séquencées et traitées.

L'insertion du cœur du détecteur ALICE autour du tube de faisceau requiert une précision chirurgicale. L'installation s'est déroulée en deux temps, car les deux tonneaux constituant l'ITS ont dû ont être descendus séparément, à deux mois d'intervalle. D'abord, le tonneau extérieur : en mars, il a été chargé sur un camion et acheminé depuis Meyrin jusqu’au point 2, où ses deux moitiés ont été rassemblées avant une opération d'insertion dans le détecteur bien réussie.

ALICE,Inner Tracking System
Installation du tonneau extérieur du nouveau trajectographe interne d'ALICE dans l'aimant solénoïde. (Image: CERN)

C’était la partie la plus facile de l’opération. L'insertion du tonneau interne était plus complexe du fait de sa position à proximité immédiate du tube de faisceau. Heureusement, les semaines de répétition et les minutieuses études d'alignement se sont avérées payantes : après une semaine intense consacrée aux opérations d'insertion et de rassemblement des deux moitiés, se prolongeant souvent tard dans la soirée, cette manœuvre délicate a été achevée le 12 mai au soir. Les tests préliminaires ne font apparaître aucun dommage survenu pendant l'installation, ce qui prouve que les efforts déployés par les équipes ont été couronnés de succès.

L'ITS est désormais prêt pour des tests en autonomie utilisant les rayons cosmiques, à la suite de quoi il subira, de même que le MFT, une phase de mise en service. Les dernières étapes avant l'acquisition de données au LHC sont l'installation, prévue pour le prochain mois, du dernier des sous-détecteurs d'ALICE restant à installer dans le détecteur (le détecteur FIT), et une phase globale de mise en service qui commencera en juillet. L'étape de l'installation de l'ITS étant maintenant terminée, la collaboration ALICE attend avec confiance et avec impatience la troisième période d'exploitation du LHC.

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