Successful beam tests for ALICE Transition Radiation Detector

Description

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Une nouvelle série de tests faisceau s'est achevée pour le détecteur de radiation de transition (TRD) d'ALICE et les résultats sont déjà bons. La production de série des composants du détecteur doit démarrer en début d'année prochaine.

Vue du dispositif pour les tests faisceau au CERN du Détecteur de radiation de transition (TRD) d'ALICE. En partant de la gauche, l'on peut voir le prototype TRD grandeur réelle et quatre couches de plus petites versions.

Les journées sont bien remplies pour l'équipe du détecteur TRD (détecteur à rayonnement de transition) d'ALICE. Une vingtaine de personnes, principalement des allemands, mais aussi des russes et des japonais, ont travaillé d'arrache-pied durant les tests faisceau cet automne pour évaluer les performances des prototypes de leur détecteur. Les analyses des données recueillies montrent que le détecteur TRD peut atteindre les objectifs de physique souhaités même pour la plus grande densité de particules concevable issues des collisions plomb-plomb dans le LHC.
Dans sa configuration définitive dans l'expérience ALICE, le TRD sera un précieux allié pour l'identification des électrons à grande quantité de mouvement issus des violentes collisions d'ions lourds du LHC. Un exercice qui s'apparente à chercher des « aiguilles dans une botte de pions ». Certains de ces électrons proviennent de la désintégration de particules rares telles que l'upsilon, dont le rendement permettra de dévoiler les propriétés du plasma Quark-Gluon (QGP) ­ ce qui est l'objectif principal d'ALICE.
Le détecteur TRD est de surcroît conçu pour détecter ces rares électrons, en ligne, en se basant sur des calculs effectués par des microprocesseurs spécifiques situés sur le détecteur. Cette technique augmente de façon significative l'échantillon de données collectées pour les événements intéressants. Avec des objectifs aussi ambitieux, la capacité de rejet des pions aussi bien que la reconstruction de la position sont de la plus haute importance. Ces deux aspects sont précisément au c ur des essais actuels des prototypes.

Une partie de l'équipe participant aux tests faisceau pour le détecteur TRD d'ALICE pose devant le dispositif expérimental en octobre dernier. De gauche à droite : Mircea Ciobanu, Andres Sandoval, Vojtech Petracek, Oliver Busch, Chilo Garabatos, Wilrid Ludolphs et Harald Appelshaeuser.

Chaque module TRD est composé d'un radiateur et d'une chambre à dérive. Les trajectoires de toutes les particules chargées sont enregistrées dans les chambres à dérive, mais seuls les électrons produisent des radiations de transition ­ des photons d'environ 10 keV d'énergie ­ lorsqu'ils traversent le radiateur. Quatre couches identiques de radiateur et de chambre à dérive sont étudiées pendant ces mesures. Pour se rapprocher des conditions de fonctionnement d'ALICE, une partie des mesures est effectuée dans un champ magnétique atteignant 0.6 Tesla. De plus, pour simuler l'influence des particules secondaires produites dans les détecteurs en amont du TRD, des matériaux passifs ont été ajoutés devant les modules testés.
Pour la première fois, un prototype grandeur réelle (1,6 mètres de long sur 1,2 mètres de large) est associé à ses « petits frères » dans des mesures sur faisceau. Dans la configuration définitive, 540 de ces modules, représentant une surface totale de presque 800 mètres carrés, seront disposés dans un cylindre à 6 couches entourant la chambre à projection temporelle (TPC) d'ALICE. Avec plus d'un million de canaux de lecture, le détecteur TRD d'ALICE sera le plus grand jamais construit.
Les premiers résultats sont satisfaisants : une résolution de position de 400 microns a été atteinte. C'est une validation encourageante de la conception mécanique légère innovante de ce grand prototype. La production de série des détecteurs définitifs démarrera dans le courant du premier trimestre 2003.