Chapitre 1
Pr´esentation du d´etecteur
Le d´etecteur CMS est, avec ATLAS, l’un des deux d´etecteurs que comporte le LHC, au CERN pour les
exp´eriences g´en´eralistes de physique des particules. Apr`es un bref aper¸cu du CERN, nous pr´esenterons le
LHC et son fonctionnement ainsi que quelques grandeurs qui le caract´erisent, avant d’exposer la structure
du d´etecteur CMS.
1.1 Le CERN
Le CERN, nomm´e anciennement Conseil Europ´een pour la Recherche Nucl´eaire, est aussi appel´e Labo-
ratoire Europen pour la Physique des Particules. C’est un centre de recherche de physique des particules,
actuellement le plus grand au monde, qui est situ´e pr`es de la fronti`ere franco-suisse, `a cˆot´e de Gen`eve. Il
s’agit d’une coop´eration internationale et pas seulement europ´eenne, qui a ´et´e cr´e´ee en 1952 `a la suite d’une
id´ee que Louis de Broglie avait ´emise trois ans auparavant.
Pour ´etudier la structure de la mati`ere, le CERN r´ealise des exp´eriences avec des acc´el´erateurs de par-
ticules, qui portent les particules `a des vitesses proche de celles de la lumi`ere, et des d´etecteurs, outils qui
permettent de rendre visible ces particules aux exp´erimentateurs.
1.2 Le LHC
Le LHC (Large Hadron Collider ou Grand Collisionneur de Hadrons), est un collisionneur de particules
lourdes, les hadrons, qui entrera en service en 2008. Le LHC est construit sur le site de son pr´ed´ecesseur, le
LEP (Large Electron Positron), qui faisait collisionner un faisceau d’´electrons avec un faisceau de positons.
Le LHC est install´e dans un tunnel d’une circonf´erence de 27 km, enfoui `a une profondeur variant de 50 m
`a 170 m, et est enti`erement refroidi `a 4 K pour permettre l’usage des aimants supra-conducteurs.
Le LHC sera capable de proc´eder `a des collisions proton-proton `a une ´energie de 14 TeV dans le centre
de masse, et des collisions plomb-plomb `a une ´energie de 1150 TeV. Chacun des deux faisceaux de proton
est acc´el´er´e dans le sens inverse de l’autre, dans des tubes `a vide s´epar´es, avec chacun une ´energie de 7 TeV.
Le LHC est en fait compos´e d’une s´erie d’acc´el´erateurs qui portent progressivement la vitesse des protons
jusqu’aux 7 TeV.
Le but du LHC est la compr´ehension plus fine du mod`ele standard de la physique des particules, et
en particulier la d´ecouverte attendue du boson de Higgs, que le LEP avait seulement pu caract´eriser par
la borne inf´erieure de sa masse, 114 GeV. La mise en ´evidence ´eventuelle de certaines failles du mod`ele
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