Expérience ALICE au LHC : nouvelle étape franchie par SUBATECH avec l’installation du détecteur MFT

En décembre 2020, l’équipe de chercheurs de SUBATECH investie dans la collaboration ALICE (LHC-CERN) a franchi une grande étape - comme il en existe à peu près tous les 10 ans dans ce type de projet ! - avec l’intégration du détecteur MFT (Muon Forward Tracker) au sein de l’expérience .

Texte

La photo montre le MFT en place autour du tube faisceau du LHC
ale détecteur MFT (Muon Forward Tracker)

la vidéo de l’installation du MFT

ALICE : A Large Ion Collider Experiment

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) détecteur spécialisé dans la physique des ions lourds installé sur l’anneau du Grand collisionneur de hadrons (LHC), a été conçu pour étudier les propriétés physiques de la matière soumise à des densités d’énergie extrêmes auxquelles une phase de la matière appelée plasma de quarks et de gluons se forme. La collaboration ALICE (plus de 1000 scientifiques de plus de 100 instituts de 30 pays.) étudie le plasma de quarks et de gluons observant comment il donne naissance aux particules qui constituent la matière de notre univers. Le détecteur  ALICE, qui pèse 10 000 tonnes et mesure 26 mètres de long, 16 mètres de haut et 16 mètres de large, est installé dans une vaste caverne située à 56 mètres sous terre, à proximité du village de Saint-Genis-Pouilly (France), où il reçoit les faisceaux du LHC.
Cette collaboration ALICE mobilise une équipe d’une douzaine de personnels de SUBATECH (physiciens, ingénieurs et techniciens) depuis 2011 pour la conception et la réalisation du détecteur MFT. Des membres de l’équipe ont participé à l’assemblage du détecteur en février 2020 juste avant le confinement. « Ce nouveau trajectographe pour suivre la trajectoire des particules s’inscrit dans une phase d’amélioration de l’expérience ALICE dans le sens où il permettra d’étendre le programme de physique associé au spectromètre à muons » explique Marie GERMAIN, chef de l'équipe plasma et du projet ALICE à SUBATECH. Le MFT est un cône de 60cm de diamètre et de 40cm de long. Il se présente comme un gros appareil photo qui sera capable de prendre 50 000 images par seconde au point de collision.

L'équipe avec le MFTMériadeg Guillamet et Patrick Leray de SUBATECH avec des collègues de l’IP2I-Lyon, CEA-Saclay et l’université d’Hiroshima

Mériadeg Guillamet et Patrick Leray de SUBATECH avec des collègues de l’IP2I-Lyon, CEA-Saclay et l’université d’Hiroshima.

Les compétences régionales sollicitées

« Le labo avait en charge toute la partie mécanique (structure de support, refroidissement, intégration) et électronique d’alimentation associée » explique Guillaume BATIGNE, porteur du projet MFT à SUBATECH.  Un rôle crucial donc sur plusieurs parties du MFT : « les circuits imprimés flexibles (bandes vertes sur la photo) qui permettent d’alimenter, de lire et de contrôler les capteurs à pixels en silicium, toute la mécanique du cœur du détecteur (les disques de support des capteurs, le système de refroidissement et la structure conique maintenant ces disques) avec l’intégration associée, le système d’alimentation électrique des capteurs et toutes les étapes d’assemblage du cône. »

Le projet a bénéficié du financement de la Région Pays de la Loire (10 % - 253 keuros de matériel- 1 post-doc- 1 thèse en cours). L’essentiel de cet argent a été dépensé dans des entreprises de la région, notamment ORATECH (ex-AIC), basée à Carquefou, avec qui SUBATECH a développé les structures en matériau composite (fibres et mousse de carbone) destinées au support et au refroidissement des capteurs. D’autres entreprises peuvent être citées : OUESTRONIC (Rennes) pour la production de cartes d’électronique et AFTMP (près de Châteaubriant) pour la fabrication des structures mécaniques du cône (en aluminium et en plastique technique).

Le MFT était un des premiers détecteurs à devoir être installé parce que situé au cœur de l’expérience. Cette étape passée avec succès, il faut désormais patienter pour le faire fonctionner avec les autres. Les premières collisions de la 3ème campagne d’exploitation de données du LHC sont annoncées pour février 2022.

Publié le 12.01.2021

par Fabienne MILLET-DEHILLERIN

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