Après plus de deux ans de travaux de maintenance et d’amélioration, le détecteur à pixels a été installé au centre du détecteur CMS et est maintenant prêt à être mis en service.
Dans CMS, le détecteur à pixels est le sous-détecteur le plus proche du point d’interaction, où les faisceaux de protons entrent en collision. Au cœur du détecteur, il permet de reconstituer les trajectoires de particules de haute énergie – électrons, muons et hadrons chargés électriquement – et d’enregistrer la désintégration des particules à très courte durée de vie, notamment les particules contenant des quarks beauté ou des quarks b. Ces désintégrations servent, entre autres, à étudier les différences entre matière et antimatière.
Le détecteur à pixels est composé de couches concentriques constituées de 1800 petits modules en silicium. Chaque module contient environ 66 000 pixels, ce qui fait 120 millions de pixels au total. Le fait que les pixels soient minuscules (100x150 μm²) permet de mesurer la trajectoire d’une particule traversant le détecteur, en déterminant son origine, avec une précision d’environ 10 μm.
Le détecteur à pixels étant situé très près du point d’interaction, il subit de nombreux dommages liés aux rayonnements causés par les collisions de particules. Dans la couche la plus centrale, située à seulement 2,9 cm du tube de faisceau, environ 600 millions de particules traversent chaque seconde le détecteur sur une surface d’un centimètre carré. Même si les basses températures (– 20 °C) contribuent à protéger le détecteur à pixels contre ce rayonnement élevé, le matériau subit néanmoins des dommages.
Pour remédier à ce problème, le sous-détecteur a fait l’objet de réparations et d’améliorations importantes, menées à bien dans la salle blanche où il a été entreposé après son extraction de la caverne au début du deuxième long arrêt (LS2). La conception a été améliorée et la couche la plus centrale remplacée. Le détecteur à pixels a ensuite été remis en place au centre de CMS et est maintenant prêt pour la mise en service.
Cette installation est la plus récente des nombreuses réalisations du groupe chargé du trajectographe de CMS au sein de la collaboration, qui compte environ 600 personnes représentant plus de 70 instituts situés dans 19 pays.
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