Atlas (A Toroidal LHC Apparatus) mesure 46 mètres de longueur, 25 mètres de hauteur et 25 mètres de largeur. Ce détecteur de particules de 7000 tonnes comprend 100 millions de capteurs qui identifieront et mesureront les particules produites lors des collisions proton-proton. Il est installé au fond d’une carverne artificielle creusée à 100 mètres de profondeur, sur le tracé du tunnel circulaire du Grand Accélérateur de Hadrons ( Large Hadron Collider), qui entrera en service l’été prochain au Centre européen de recherches nucléaires ( CERN) près de Genève.
Collision de matière
Le principe des accélérateurs de particules est, rappelons, le suivant. La matière est constituée d’atomes, eux-mêmes organisés en particules ( neutrons, protons, électrons). Ces particules sont elles-mêmes constituées de particules. Pour connaitre cette structure, il faut en quelque sorte « casser » les constituants de la matière. Mais ces constituants, mêmes s’ils sont infiniment petits, sont reliés par des forces considérables. Il faut donc une énergie elle aussi considérable pour faire apparaître ces structures. Cette énergie est obtenue en accélérant les particules dans un anneau ( l’accélérateur) puis en produisant la collision de deux faisceaux accélérés en sens opposés. Le grand collisionneur de hadrons fera se croiser des faisceaux de particules lourdes, les hadrons, familles dans laquelle sont classés les protons.
Le premier élément d’ATLAS a été installé en 2003. Le détecteur comprend un détecteur des traces produites par les particules. Il est entouré d’un calorimètre pour mesurer l’énergie. Le calorimètre est lui-même entouré par un spectromètre à muons dont la dernière pièce vient d’être mise en place. Ce dernier élément mesure 9,3 mètres de diamètre et, avec ses éléments de blindage massifs, pèse 100 tonnes. Il est recouvert de détecteurs sensibles qui permettront de définir et de mesurer l’impulsion des muons créés lors des collisions.
Sept laboratoires engagés
Sept laboratoires français ont, selon le CNRS été pionniers dans le développement et la construction du détecteur de traces, du calorimètre, et du spectromètre à muons. Six laboratoires du
CNRS/IN2P3 ( Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules) ont été à l’origine du choix du calorimètre électromagnétique « accordéon » à argon liquide pour la détection des électrons et des photons produits en gerbe lors des collisions. Ils ont contribué à la construction et au financement de l’équipement. Il s’agit du Laboratoire d’Annecy-le Vieux de physique des particules (LAPP, CNRS/IN2P3/Université de Savoie), du Laboratoire de physique corpusculaire de Clermont-Ferrand (LPC, CNRS/IN2P3, Université Blaise Pascal), du Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble (LPSC, l’Université Joseph Fourier/Institut national polytechnique de Grenoble). Ont aussi participé le Centre de physique des particules de Marseille, le Laboratoire de l’accélérateur linéaire (Paris-Sud), et Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies ( Paris Diderot).
Le CEA/Irfu (Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers) a contribué au calorimètre et joué un rôle de premier plan dans le spectromètre a muons. Tous ces laboratoires ont participé à la construction de l’électronique d’acquisition et de déclenchement et aux logiciels d’analyse.
Les premières collisions dans ATLAS sont prévues à la fin de l’été 2008 . Les recherches vont se concentrer sur l’hypothétique « boson de Higgs », particule à l’origine de la masse des autres particules. Les expériences essaieront de percer le mystère de la matière noire de l’Univers. Elles aideront à comprendre pourquoi la matière prédomine sur l’antimatière dans la Nature, alors qu’au moment du Big-Bang, matière et matière existaient en quantités égales. Ces expériences chercheront également à établir si des dimensions supplémentaires de l’espace-temps existent. 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 du Centre de Calcul de Lyon du CNRS/IN2P3(CC-IN2P3), installé sur le campus de la Doua, à Villeurbanne ( Rhône) et dans les laboratoires français.
Pour en savoir plus :
Webcams de Atlas : http://atlasexperiment.org/webcams.html
Site web LHC du Cern : http://public.web.cern.ch/public/fr/LHC/LHC-fr.html
4 l’Univers du CEA
