Laboratoire de Physique de Clermont

Les collisions d’ions lourds (comme Pb-Pb) ultra-relativistes sont utilisées depuis une vingtaine d’années pour étudier en laboratoire les propriétés de la matière nucléaire soumise à des conditions extrêmes de température et de pression. Le but principal est la mise en évidence et l’étude du déconfinement des constituants des hadrons en un plasma de quarks et de gluons (QGP). Cette phase de la matière nucléaire est prédite par la chromodynamique quantique. Elle aurait constitué l’Univers quelques microsecondes après le Big Bang et pourrait être présente dans le coeur des étoiles à neutrons. Le programme expérimental d’étude des collisions d’ions lourds a débuté au SPS (Super Proton Synchrotron - CERN), se poursuit aujourd’hui au RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider - Brookhaven) et a débuté au LHC (Large Hadron Collider - CERN) en novembre 2010 à une énergie 13 fois supérieure à celle du RHIC (l’énergie nominale sera de l’ordre de 30 fois supérieure à celle du RHIC).

Dans ces conditions, le LHC offre un environnement totalement nouveau pour l’ étude du QGP. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) est la seule des quatre expériences du LHC spécialement dédiée à l’étude du QGP. La collaboration ALICE regoupe actuellement plus de 1000 physiciens venant d’environ 110 laboratoires répartis dans une trentaine de pays. Le détecteur est conçu pour mesurer simultanément l’ensemble des signaux du QGP dans un environnement de grande densité de particules. Il est constitué d’une partie centrale et d’un spectromètre à muons à petits angles (2-9 degrés).

L’équipe ALICE du Laboratoire de Physique de Clermont a largement contribué à la construction, à l’installation et à la mise en fonctionnement du système de déclenchement du spectromètre à muons. Maintenant que l’appareillage est fonctionnel, les activités sont concentrées sur les prises de données et sur leur exploitation. Les études de physique menées au sein de l’équipe sont orientées sur la mesure des quarks lourds (charme et beauté) au moyen des muons détectés dans le spectromètre. Elles ont donné lieu à de nombreuses présentations en conférences. Plusieurs publications sont déjà parues et d’autres articles sont en cours d’écriture.

L’équipe est fortement impliquée dans le programme de développement de l’électronique du Muon Identifier (ex déclencheur du spectromètre à muons) en vue des campagnes de prises de données à haute luminosité du run3 et du run4 du LHC, après 2019. Une contribution est en cours sur l’optimisation (par simulations) des performances et la réalisation d’un système de trajectographie (MFT, pour Muon Forward Tracker) entre le point d’interaction et l’absorbeur frontal du spectromètre à muons.