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LHC: le plus grand puzzle du monde se termine

Désormais totalement assemblé, Atlas permettra aux scientifiques de mieux appréhender les interactions fondamentales entre les particules élémentaires, de répondre aux questions déterminantes sur l’origine de la masse des particules et éventuellement de révéler de nouvelles particules ou bien de valider certaines théories de l’infiniment petit.

Le détecteur Atlas (A Toroidal LHC Apparatus) mesure 46 mètres de longueur, 25 mètres de hauteur et 25 mètres de largeur. Cet immense détecteur de particules de 7000 tonnes et constitué de 100 millions de capteurs identifiera et mesurera les particules produites lors des collisions proton-proton au LHC du Cern. Le premier élément d’Atlas avait été installé en 2003.

Le détecteur Atlas est constitué d’un détecteur de traces1 de précision, entouré d’un calorimètre hermétique très segmenté, lui-même entouré par le spectromètre à muons2 dont la dernière pièce vient d’être mise en place. Ce dernier élément, appelé « petite roue » ou « small wheel », descendu à son tour dans le hall d’expérimentation souterrain, à 100 mètres de profondeur, complète le spectromètre à muons d’Atlas. Cette "petite" roue - à l’échelle d’Atlas - mesure 9,3 mètres de diamètre et, avec ses éléments de blindage massifs, pèse 100 tonnes. Elle est recouverte de détecteurs sensibles qui permettront de définir et de mesurer l’impulsion des muons qui seront créées lors des collisions du LHC et la traverseront.Sept laboratoires français ont joué un rôle de pionnier dans le développement et la construction du détecteur de traces, du calorimètre, et du spectromètre à muon d’Atlas. Les 6 laboratoires du CNRS/IN2P3 ont été à l’origine du choix du calorimètre électromagnétique « accordéon » à argon liquide pour la détection des électrons et des photons et ont largement contribué à sa construction et à son financement. Ils ont également participé à la partie la plus centrale du détecteur de traces (pixels), ainsi qu’au calorimètre pour les gerbes de particules. Le CEA/Irfu4 a contribué au calorimètre et joué un rôle de premier plan dans le spectromètre a muons, en particulier pour l’aimant central toroïdal. Tous ces laboratoires français ont également participé à la construction de l’électronique d’acquisition et de
déclenchement et aux logiciels d’analyse.

À l’instar de l’accélérateur du LHC lui-même, une grande partie d’Atlas fonctionne à très basse température (jusqu’à 1,9 K ou -271,1°C) pour profiter des propriétés de la supraconductivité5. L’état de préparation de cet ensemble unique peut être jugé en observant la température de ses éléments.
Aujourd’hui, la totalité des aimants et du calorimètre d’Atlas sont à leur température de
fonctionnement, et la moitié du LHC est en cours de refroidissement, avec le but d’être entièrement froid avant l’été.La collaboration Atlas va maintenant se concentrer sur les activités de mise en service du détecteur, afin d’être prête à observer les premières collisions prévues à la fin de l’été. En plus de la recherche du boson de Higgs (à l’origine de la masse des particules), les expériences du LHC essaieront également de percer le mystère de la matière noire de l’Univers et tenteront d’expliquer pourquoi la matière prédomine sur l’antimatière dans la Nature. Ces expériences chercheront également à savoir si des dimensions supplémentaires de l’espace-temps existent. Pour cela, elles exploreront la matière telle qu’elle se présentait aux origines, quelques fractions de seconde après le ‘Big Bang’. L’analyse de la quantité énorme de données produites requiert des moyens informatiques considérables, actuellement déployés au Centre de Calcul de Lyon du CNRS/IN2P3(CC-IN2P3) et dans les laboratoires français.

Descente de la première des petites roues d’ATLAS, vue depuis la
surface (15 février) © Cern 2008 (cette image est disponible auprès de la
photothèque du CNRS, phototheque@cnrs-bellevue.fr)



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