Les hadrons sont des particules qui participent aux interactions fortes – la force qui lie les quarks entre eux et empêche les noyaux atomiques de se défaire.

L’expérience NA61/SHINE (SPS Heavy Ion and Neutrino Experiment) étudie les propriétés de la production de hadrons dans la collision de faisceaux de particules (pions, protons, béryllium, argon et xénon) avec différentes cibles nucléaires. NA61 réutilise la plupart des détecteurs de son prédécesseur NA49, avec des améliorations importantes.

Expériences

L’équipe NA61 utilise des faisceaux de particules produits auprès du Supersynchrotron à protons (SPS) pour mesurer la production de hadrons dans trois types de collisions différents.

1. Collisions noyau-noyau (ions lourds), utilisées par NA61 pour rechercher les propriétés de la transition entre le plasma de quarks et de gluons et le gaz hadronique, en variant l’énergie de collision et en utilisant différents faisceaux combinés et différents noyaux cibles.
2. Collisions proton-proton et proton-noyau : ces données servent de référence, permettant de mieux comprendre par comparaison les réactions noyau-noyau.
3. Interactions hadrons-noyau : elles sont utilisées principalement pour déterminer les propriétés du faisceau de neutrinos dans l’expérience T2K (au Japon) et à modéliser les gerbes de rayons cosmiques dans le cadre des expériences de l’Observatoire Pierre Auger et de KASCADE, en Allemagne.

Pour produire ces faisceaux de hadrons, des protons à 400 GeV/c en provenance du SPS entrent en collision avec une plaque de béryllium 500 mètres en amont de NA61. La ligne de faisceau H2 sélectionne les hadrons ayant une charge et une impulsion déterminées et les transporte jusqu’à NA61.

Les détecteurs du faisceau et de déclenchement de NA61 mesurent précisément la position et la masse de chaque hadron du faisceau et vérifient qu’il a interagi dans la cible NA61. Cela permet à l’équipe de sélectionner les collisions de hadrons de types particuliers (des protons et des pions par exemple). Les détecteurs de NA61 situés en aval de la cible mesurent les propriétés des collisions, telles que le nombre de hadrons produits, et la distribution de leur impulsion et de leur angle, en fonction de leur charge et leur type.

Quelque 140 physiciens issus de 15 pays et provenant de 28 institutions travaillent sur l’expérience NA61/SHINE.