bienvenue au atlas
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BIENVENUE AU ATLAS Nuit de Chercheurs 2010 1 Chercheur pour une nuit Présentation: Que est qu’on cherche avec ATLAS et comment nous le faisons Questions toujours bienvenues! Film de l’installation du detector ATLAS dans la caverne Vous serait physicien/ne pour une nuit!!! Prise de données dans la salle de contrôle du ATLAS Analyse des données Nuit de Chercheurs 2010 2 LABORATOIRE CERN 26.7 km France Nuit de Chercheurs 2010 Suisse 33 •3 Que est que on cherche? L‘homme est toujours à la demande de notre universe Physicisians et Philosophers demandent... Quelle est la composition du notre univers ? Quelle est l‘origine? Comme est-ce qu‘il a été créé ? Quelle "chose" tienne l’univers uni ? Ou va l’univers ? Nuit de Chercheurs 2010 4 Le bric fondamental matière materia Les physiciens pensent que les électrons et les quarks sont les particules les plus petites que forment la matière Nous sommes tous formes de électrons et quarks Escale en mètres atome Noyau atomique proton quark Nuit de Chercheurs 2010 électron Mais est que le quark ou électron est constitue des autres particules plus petites? 5 Les mystères non résolus Mais est que le quark ou électron est constitue des autres particules plus petites? Est-ce qu’il y a d’autres familles de particules? Pourquoi est-ce que notre modèle de physique ne peut pas prédire la masse d’une particule? Est-ce qu’il existe une nouvelle particule que s’appelle Higgs et qui serait la "responsable" de donner la masse aux particules? Nous n’avons pas encore observé la particule Higgs! Nuit de Chercheurs 2010 La matière et antimatière ont la même masse mais une charge différente électrique Au moment de l’origine d’ univers il avez le mémé quantité de matière et antimatière On est ici alors ou est l’antimatière? Quelle est le différence? 6 LE BIG BANG Nuit de Chercheurs 2010 7 Comment étudier le plus petite • Mais est que le quark ou électron est constitue des autres particules plus petites? • il y a d’autres familles de particules? galaxie ADN cellule atome nucléo Microscope électronique Nuit de Chercheurs 2010 Accelerator 8 Collisionneur LHC •Tnts. Les protons voyagent a la vélocité de la lumière Compare a la énergie de un train TGV 160 km/h proton Nuit de Chercheurs 2010 99 Comment ca fonctionne Nuit de Chercheurs 2010 10 Collisions Dans une collision nous essayons de recréer le "Big-bang" l’énergie libérée auprès d’une collision est utilisée pour créer des nouvelles particules Les particules partent dans toutes les directions Les particules instable se désintègrent rapidement A la fin il reste seulement les électrons, photons, muons, protons, neutrons, etc. L’ensemble de ces particules après cette cascade s’appelle un "événement " On les "voit " avec notre détecteur Nuit de Chercheurs 2010 11 Principe du détecteur Le détecteur est construit de façon symétrique autour du point de collision Il consiste de plusieurs couches de détecteurs, qui ont des fonctions différentes et permettent d’identifier les caractères des particules En faisant l’association de ces caractères nous pouvons identifier les particules produites Nuit de Chercheurs 2010 12 Le détecteur ATLAS 100 m sous terre Longueur: ~40m Radius: ~10m Poids: ~ 7000 t ~100 Boeing 747 (vide) Nuit de Chercheurs 2010 13 Comment identifier les particules dans le détecteur Trajectographe Mesure de la charge et de l’impulsion des particules (chargées) dans un champ magnétique Calorimètre électromagnétique Mesure de l’énergie des électrons et des photons Calorimètre hadronique Mesure de l’énergie des hadrons (particules contenant des quarks) par exemple: protons, neutrons, pions Les neutrinos échappent aux observations et sont détectés seulement de façon indirecte via l’énergie manquante. Au LHC nous pouvons seulement mesurer la composante de l’énergie dans le plan Nuit de Chercheurs 2010 transversal au faisceau Détecteur à muons Mesure de la charge et de l’impulsion des muons 14 Trajectographe Mesure de la charge et de l’impulsion des particules chargées dans un champ magnétique Les trajectoires des particules de charge positive ou négative se courbent dans les directions opposées En analysant la courbe nous mesurons l’impulsion (plus rapide est la particule, plus droite est son chemin) En utilisant plusieurs couches de détecteur nous pouvons suivre le chemin des particules Nous utilisons des couches de silicium d’épaisseur de ~100 micromètres Nuit de Chercheurs 2010 15 Calorimètre Dans les calorimètres les électrons, photons et particules hadroniques perdent leur énergie C’est un peu près comme si nous marchions en air et ensuite dans l’eau Suivant le matériel utilisé les électrons et photons sont arrêtées complètement (calorimètre électromagnétique) les hadrons sont arrêtées (calorimètre hadronique) Nuit de Chercheurs 2010 16 Identification des particules En regroupent toutes les informations des différents détecteurs nous pouvons identifier quelle particule nous avons reconstruites "trace dans trajectographe" + "énergie seulement dans le calorimètre électromagnétique" = électron "trace dans trajectographe" + "trace dans détecteur à muon" = muon Après identification de toutes les particules nous pouvons déduire ce qui s’est passé dans la collision Zmuon + muon, Wélectron + neutrino Nuit de Chercheurs 2010 17 Enregistrement des collisions Non! Quand le LHC fonctionne de facon optimale nous avons 40 millions de collisions par seconde! C’est comme tout le monde téléphonait au même moment! Oui! La plupart ne sont pas très intéressantes Il est impossible de toutes les sauvegarder électron Système de sélection en ligne Faite par l’électronique et des milliers d’ordinateurs Non! Nous enregistrons 300-500 Mbytes par seconde environs 1 carte du Iphone ou camera (16GB) toutes les 40 secondes Nuit de Chercheurs 2010 muon électron 18 La salle de contrôle La prise des données est coordonnée par la salle de contrôle Nous tournons 24h/24h 2-3 personnes de chaque détecteur vérifient constamment le bon fonctionnement Il y a en plus des gens pour l’enregistrement et la contrôle des données, la sécurité (gaz, feu etc.) Plus une personne qui coordonne l’ensemble et fait le lien aves le personnel du LHC On les aide ce soir tous ensemble. Au boulot! Nuit de Chercheurs 2010 19 Backup Nuit de Chercheurs 2010 20 L’unité de l’énergie L’unité de l’énergie est: électron Volt L’énergie acquise par un électron qui est accélèré dans un champ électrique de 1V L’énergie typique de qqns processus Quelques eV dans les processus atomiques ~1 million eV dans les réactions nucléaires ~1 million million eV (1TeV) par l’accélérateur a Fermilab 7 TeV protons au LHC 1 TeV est comparable à avoir 1 pile pour chaque étoile dans notre galaxie Nuit de Chercheurs 2010 21
