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Etude et réalisation d'un prototype d'un calorimètre hadronique de grande granularité associé à une électronique semi-digitale – DHCAL

Résumé de soumission

Le but du projet DHCAL est de réaliser un prototype d'un calorimètre hadronique d'une nouvelle génération. Ce calorimètre pourrait être un excellent candidat pour le projet du collisionneur international ILC car il permettrait une meilleure application des algorithmes du type « particle flow », essentiels pour atteindre les performances espérés de ce projet. La nouveauté dans le concept proposé ici est la segmentation fine du calorimètre dans le plan transverse mais également dans le plan longitudinal. Des cellules sensibles de 1 cm2 seront utilisées. 40 plans de détecteurs de quelques millimètres d'épaisseur seront intercalés avec 40 plans d'absorbeur pour construire le prototype proposé. Le grand nombre de voies électroniques qui seront utilisées dans ce genre de calorimètre hadronique nécessite des puces électroniques minuscules et à très faible consommation. De plus, la compacité d'un hcal destiné au projet ILC exige une électronique intégrée dans le détecteur avec un système d'acquisition performant. Ce sont ces défis que le projet DHCAL s'est fixé. - - Les quatre laboratoires français impliqués dans ce projet vont continuer à améliorer le « chip » hardroc qu'ils ont déjà développé et de lui associer un système d'acquisition compatible avec le système d'acquisition global du projet ILC. Cette dernière partie sera réalisée en collaboration avec les autres groupes de la collaboration internationale CALICE. Le « chip » en question est capable de traiter 64 voies électroniques. Une lecture semi-digitale est envisagée. Cette option semi-digitale permettra d'associer une bonne mesure de l'énergie à un excellent « tracking » fourni grâce à la segmentation fine du détecteur. - - Les groupes français vont également caractériser et améliorer les deux détecteurs candidats pour ce type de calorimètre hadronique. Il d'agit du GRPC et du MICRMEGAS. Ce travail sera mené essentiellement par les groups de l'IPNL et du LAPP en association avec le groupe russe de Protvino pour le premier détecteur et avec le groupe français de Saclay pour le deuxième. La collaboration étroite entre les deux laboratoires (IPNL et LAPP) a déjà fourni travail très important dans cette direction pour des détecteurs de petite taille. Le projet DHCAL permettra d'étudier le comportement de ces détecteurs pour des tailles plus grandes (> 1 m2) avant de procéder à la construction du prototype. - - - Le projet va démarrer par des tests sur faisceau pour caractériser le « chip » hardroc en association avec les détecteurs GRPC et MICROMEGAS. Le bilan de ces tests permettra d'améliorer les performances du « chip » et la communication entre les « chips » associés au même détecteur. - L'étape suivante consistera à construire un détecteur de 70X70 cm2 (un GRPC et un MICROMEGAS) en collaboration avec les laboratoires partenaires mentionnés auparavant. Ces détecteurs vont être équipés avec les puces électroniques du type hardroc. Une étude des cartes « pcb » sera nécessaire pour une meilleure intégration de ces chips dans un détecteur de grande taille. Un système d'acquisition utilisant des concentrateurs de données sera développé et utilisé. Le choix du détecteur qui sera utilisé pour construire le prototype sera fait en vue des résultats obtenus avec ces détecteurs. La construction des 40 autres détecteurs suivra en collaboration avec les différents laboratoires partenaires. - - - La construction d'un prototype sera ensuite réalisée. L'étude et la réalisation d'une structure mécanique compacte compatible avec les exigences du projet ILC seront effectuées en collaboration avec le groupe espagnol de CIEMAT. - - - Enfin, le prototype sera utilisé pour l'étude des gerbes hadroniques auprès des accélérateurs (Tevatron, CERN). Les résultats obtenus seront étudiés et analysés pour aider à choisir le meilleur calorimètre hadronique pour le projet ILC. - - ...

Coordination du projet

Imad LAKTINEH (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 420 000 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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