ALICE accueille le dernier de ses nouveaux sous-détecteurs

Après trois années consacrées à des activités de démontage, de construction, de test et de réinstallation de ses sous-détecteurs, le détecteur ALICE est progressivement réassemblé. Le lundi 21 juin 2021, le Détecteur d'interactions à déclenchement rapide (Fast Interaction Trigger - FIT) a été descendu dans la caverne du point 2. Il s'agit du dernier élément à installer dans cette grande expérience du LHC. Le disque de 300 kg, associé aux trois autres éléments, servira de système de déclenchement, de luminomètre en direct, d'indicateur initial de la position du vertex et de compteur de multiplicité aux petits angles. Il est désormais ancré près des trajectographes centraux à l'intérieur de l'aimant L3.

La conception de ce sous-détecteur polyvalent a été pensée, revue et approuvée par le comité technique d'ALICE début 2013. Elle est le fruit d'importants travaux de R&D, avec des tests de prototypes qui ont été menés auprès du Synchrotron à protons. Parmi la soixantaine de scientifiques issus de 17 instituts qui ont participé à la conception, à la construction, aux tests et à l'installation du FIT, l'équipe moscovite de l'Institut russe de recherche nucléaire a dû relever des défis majeurs pour concevoir le nouveau système de lecture et d'électronique frontale, entièrement numérique.

Le système repose sur des technologies de détection dernier cri constituées d'éléments groupés en cinq ensembles autour de la ligne de faisceau, à respectivement -1, +3, +17 et -19 mètres du point d'interaction. Pour les besoins des nombreuses fonctionnalités de ce sous-détecteur, il a fallu recourir à diverses techniques de détection et positionner les éléments de manière dégroupée. Parmi les trois éléments qui constituent le détecteur FIT, le FT0 est le plus rapide : il est composé de 208 radiateurs à quartz à séparation optique et sa résolution temporelle attendue pour les collisions d'ions lourds de haute multiplicité est d'environ 7 picosecondes, ce qui fait du FIT l'un des détecteurs pour expériences de physique des hautes énergies les plus rapides. Ces mesures des temps incroyablement précises sont essentielles pour déterminer en direct les vertex et identifier les types de leptons et de hadrons à l'aide du temps de vol.

Le deuxième élément, un scintillateur segmenté, appelé FV0, innove avec un nouveau système de collecte de lumière conçu et fabriqué à l'UNMAX, au Mexique. Le FV0 est le plus grand des trois éléments. Sa taille lui permet d'avoir une acceptance optimale, ce qui est essentiel pour déterminer la centralité et le plan de l'événement - des paramètres décisifs dans une collision d'ions lourds.

Enfin, le détecteur à diffraction aux petits angles (Forward Diffractive Detector - FDD), constitué de deux ensembles de scintillateurs presque identiques, permet de déterminer si l'on a des processus diffractifs ou induits par des photons en signalant l'absence d'activité dans la région des petits angles. Il sert également d'outil de surveillance du bruit de fond.

Désormais solidement calé à l'intérieur du détecteur ALICE, le détecteur FIT devrait y rester jusqu'à la fin de la quatrième période d'exploitation. L'installation du FIT, réalisée après celle de la Chambre à projection temporelle (TPC), du Trajectographe aux petits angles pour les muons (MFT) et du Trajectographe interne (ITS) rapproche un peu plus ALICE de la fin des activités liées au LS2. La fermeture de la porte de l'aimant L3 et l'installation de la station finale du spectromètre à muons sont prévues respectivement fin juillet et fin août. S'en suivra une période de mise en service de quelques mois au bout de laquelle ALICE pourra commencer la troisième période d'exploitation, prévue fin février 2022.

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