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Un nouvel outil pour sonder le plasma de quarks et de gluons au LHC : EMCal, un calorimètre électromagnétique pour l'expérience ALICE. – EMCal

Résumé de soumission

Le projet EMCal est un calorimètre électromagnétique de grande envergure pour l'expérience ALICE installée auprès du collisionneur LHC. L'objectif scientifique de ce calorimètre est d'apporter à ALICE, les conditions optimales pour caractériser la production jets et photons à haute impulsion transverse et donc la physique des processus durs en amont, qui s'est avérée d'un intérêt majeur aux énergies du collisionneur RHIC dans la mise en évidence du plasma de quarks et de gluons. - - Avec des énergies trente fois supérieures à celles de RHIC, le LHC va ouvrir une ère nouvelle dans l'étude des processus durs et il aurait été dommageable que les physiciens des ions lourds se privent d'une telle investigation. Si ATLAS et CMS ont effectivement les détecteurs adéquats pour mesurer les particules de haute énergie, ALICE a la spécificité d'avoir été conçue pour la physique du plasma, donc pour un environnement ions lourds, lui permettant ainsi d'avoir des niches qui lui sont propres et complémentaires aux autres expériences du LHC. Sa chambre à projection temporelle (TPC) permettra d'avoir une identification pour les particules chargées sur un vaste domaine en impulsion et en rapidité. En revanche, pour les photons, ALICE possède un spectromètre PHOS, très performant mais d'acceptance trop réduite pour accéder dans de bonnes conditions à cette physique des hautes impulsions. C'est pour pallier cette insuffisance que nous proposons le projet EMCal. - - Une collaboration de physiciens américains, italiens et français s'est formée fin 2005 avec comme objectif commun, une construction de ce nouveau détecteur modulaire s'étalant de 2008 à 2010. Son installation se fera de manière à maximiser le nombre de détecteurs pour 2010, campagne de faisceaux du LHC à haute luminosité en mode ions lourds. EMCal est constitué de 11 SuperModules. Un SuperModule standard est un assemblage de 24 StripModules (24 rangées) dont chacun est formé de 12 modules. Le calorimètre, fixé sur sa structure support, viendra s'insérer dans l'aimant L3 d'ALICE avec une couverture azimutale de 110° et une pseudo-rapidité entre -0.7 et +0,7 autour de la chambre à projection temporelle. La technologie utilisée est celle des calorimètres Shashlik (déjà utilisée sur RD-36, PHENIX, STAR et LHCb) alternant les couches de scintillateurs et de Plomb, et récoltant la lumière longitudinalement au moyen de fibres optiques WLS. La lumière collectée est ensuite convertie avec des APD et transmise à des cartes électroniques adaptées de celles développées pour PHOS. Le choix de la technologie Shashlik, le fait qu'un certain nombre de développements instrumentaux réalisés pour le spectromètre de photons PHOS peut être repris et adapté pour EMCal, fait que le projet ne présente pas de risques technologiques comme cela a été confirmé par les analyses de risques réalisées à la fois par les physiciens américains et pour la revue d'opportunité de l'IN2P3. - - Au plan national, la participation à ce projet offre l'opportunité à l'IN2P3, par l'implication de trois de ses laboratoires, Subatech Nantes, LPSC Grenoble et IPHC Strasbourg, de contribuer significativement à ce nouveau domaine de physique. Initiateurs de la collaboration EMCal au plan international, la participation des physiciens et ingénieurs de ces trois laboratoires est motivée par plusieurs critères : transposer leurs savoir-faire et connaissances acquis dans leurs expériences antérieures (à RHIC et JLAB), pour les analyses de physique mais aussi pour les développements instrumentaux. - - Le calendrier de EMCal étant serré, il a été décidé entre membres du management de EMCal, une répartition des tâches techniques selon les compétences développées dans les laboratoires : Subatech apportera ses compétences en mécanique et instrumentation, le LPSC au système de déclenchement ainsi qu'en instrumentation, l'IPHC pour le contrôle lent du détecteur. Après étude des plans de charge des services techniques dans les trois labor

Coordination du projet

Christelle ROY (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 550 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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