- Détection des
traces : les trajectomètres
- Les particules les
plus éphémères ne parcourent qu’une fraction de millimètre, et sont
identifiées par leurs produits de désintégration, des particules dont les
trajectoires sont issues d’un point décalé du point d’interaction.
Pour détecter ce décalage, il faut des détecteurs de traces très précis
(quelques micromètres par point), et situés très près de l’interaction
primaire (quelques centimètres).
- Pour les
particules traversant une partie de l’appareillage, des détecteurs de
traces de très grand volume sont nécessaires (TPC, chambres à fils, etc.)
- La mesure de
l’impulsion des particules chargées se fait en imposant un fort champ
magnétique autour de l’interaction.
- Ces particules ont
alors des trajectoires dont la courbure dépend de leur impulsion.
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- Mesure de l’énergie :
les calorimètres
- D’autres détecteurs
mesurent directement l’énergie des particules, en les arrêtant
totalement. Lors de cette absorption, l’énergie de particules est absorbée
dans les matériaux du détecteur et donne un signal électrique dont
l’amplitude est reliée à cette énergie.
- Ces détecteurs
sont appelés calorimètres, et suivant les particules que ces détecteurs
peuvent arrêter totalement, électrons ou particules composés de quarks,
ces calorimètres sont dits « électromagnétiques » ou
« hadroniques ».
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- Particules pénétrantes
- Seules quelques
particules chargées, les muons, sont capables de sortir de ces
« pièges calorimétriques ». Pour les identifier, on dispose un
détecteur de trajectoires derrière un blindage, qu’elles seules peuvent
traverser.
- Un champ magnétique
dans cet espace permet de courber ces trajectoires et donc de mesurer leur
impulsion.
- Enfin quelques
particules échappent à toute détection, ce sont les neutrinos. Leur
présence est signalée par le bilan énergétique global et la balance
(somme géométrique) de toutes les impulsions, calculés pour toutes les
particules issues de l’interaction.
- On connaît l’énergie
disponible au départ, qui doit être la même après la collision, et
l’impulsion globale initiale est nulle pour une collision frontale des
particules.
Un bilan énergétique incomplet associé à une impulsion manquante est la
signature, indirecte, d’un neutrino.
-
- Identification
et filtre rapide
- D’autres types
de détecteurs peuvent apporter des indications plus précises sur
l’identité des particules, ou bien sont utilisés pour faire un premier
filtre des collisions, une sorte de tri précoce pour l’électronique de
lecture des autres éléments.
- L’identification
peut reposer sur la corrélation entre la vitesse et l’impulsion, on
dispose pour cela de détecteurs sensibles à la vitesse (effet Tchérenkov,
compteurs de temps de vol, détecteurs de radiation de transition), ou bien
passer par la mesure de l’ionisation produite par la particule, qui dépend
de sa masse.
- Les détecteurs de
déclenchement (ou trigger) doivent avoir une réponse très rapide,
ils n’ont pas besoin de précision spatiale.