Physique avec l’expérience ALICEhebergement.u-psud.fr/m2apim/cours/Seminaires/Espagnon.pdf · Physique avec l’expérience ALICE M2-APIM Vendredi 18 février 2011 Bruno Espagnon

Physique avec l’expérience ALICE

M2-APIMVendredi 18 février 2011

Bruno Espagnon 0IPNO - ALICE

But scientifique

Température



But scientifique

Comprendre les premiers instants de l'évolution de notre Univers et certains phénomènes astrophysiques (GRB, CDM, …)

Etudier la dynamique des partons àpetit x et haute densité (CGC)

Tester les prédictions de la QCD sur réseau



1 MeV = 106 eV 10 Milliards de degrés ~ 600 fois la température du soleilDensité d’énergie de 0,7 GeV/fm3 à comparer au noyau atomique qui est à 0,15 GeV/fm3

Comment y parvenir ?

A faible température

augmenter la densité

En augmentant la densité d’énergieA faible densité

chauffer



Comparaison accélérateurs

<0,2~0,5~1t0 (fm/c)

4-101,5-4,0<1tQGP (fm/c)

2x104(?)7x103103Vf(fm3)

15-403,5-7,52,5e (GeV/fm3)t0=1fm

2-8 x103700-1500430dNch/dy

550020017s1/2(GeV)

LHCRHICSPSCentral Collisions

~ × 10 SPS LHC ; ~ × 3 - 5 RHIC LHC for e, V, t





Alice



*Lmax (ALICE) = 1031 ** Lint (ALICE) ~ 0.5 nb-1/year

Collision system √sNN(TeV) L0 (cm-2s-1) Run time (s/year) geom (b)

pp 14.0 1034 * 107 0.07

PbPb 5.5 1027 106 ** 7.7

pPb 8.8 1029 106 1.9

ArAr 6.3 1029 106 2.7

Conditions de faisceau

Autres systèmes : Sn, Kr, O et énergies : e.g. pp @ 5.5 TeV

Le LHC

1 TeV = 1012 eV = énergie d’un moustique lancé à 40 cm/s !!!Energie dérisoire à notre échelle mais concentrée dans un volume 30 000 milliards de fois plus petit que l’atome d’hydrogène !-> densité d’énergie énorme



Énergie pour 1 faisceau pp = 360 MJ

= porte avion de 20000 tonnes à 20 km/h

… ou encore voiture de 1,5 tonnes à 2500 km/h

… ou bien énergie suffisante pour faire fondre 500 kg de cuivre

… ou 77,4 kg de TNT

Bref ~ 280 fois l’énergie du Tevatron

Énergie LHC



Sonder le QGP

Vide

QGP

Matière

hadronique

Une bonne sonde devrait être :

• bien comprise en collisions p-p

• faiblement affectée par la matière hadronique et de manière bien comprise

• fortement affectée par le QGP



Le J/ comme sonde du QGP




Perturbative Vacuum

cc

J/ (M=3.1GeV/c2)

Color Screening

cc

Intérêt :

• produit aux 1ers instants et temps de vie relativement long « verra » l’état du milieu

• Etat fortement lié peu affecté par le milieu hadronique

Si température suffisamment grande écrantage de Debye et destruction du J/




’c

J/




S 17 GeV

0 y 1

Absorption normale du

J/

SPS : NA38-NA50-NA51-NA60L(fm)

Etude avec un grand nombre de systèmes

p-A absorption normale (effet nucléaire froid)

Changement de régime en In-In et Pb-PbM2-APIMVendredi 18 février 2011



S 200 GeV

RHIC : PHENIX

Collisions Au-Au à √S = 200 GeV

RAA =dNJ/

AA

dNJ/PP <Ncoll>x

Suppression plus faible à rapidité centrale




Capella - Modèle des Comovers avec absorption normale et shadowing

Rapp : Modèle de dissociation + recombinaison



« A la lumière du passé le présent s’éclaire »

En plus au LHC :

• (B J/ / J/ direct ~ 20 % en collisions centrales Pb-Pb,

• recombinaison, …

1.10 0.74 0.1-0.2

0.831.101.132.31 0.75

Quoique …

Et dans 5 ans ???



ALICE : A Large Ion Collider Experiment



33 pays, 115 instituts, plus de 1000 membresSize: 16 x 26 meters

Weight: 10,000 tons

Le spectromètre à muons d’ALICE

Observation des J/ et en dimuons

Principales performances attendues :• Résolution en masse pour le < 100 MeV résol. spatiale < 100 m • Jusqu’à 500 hits / collision centrale Pb-Pb sur la première station• Taux de trigger < ~1 kHz (bande passante de la DAQ pour les événements muon)

Mµµ (GeV/c2)

’’’

Spectromètre dédié à la mesure des (di)muons (2,5<<4)



Stations de triggerStations de

trajectographie

Aimant dipolaire

Filtre à muons

Absorbeurs

Le spectromètre dimuons

Station de trajectographie

ST1 = 8 quadrants (Cathode Pad Chambers) + 1 spareConstruction et test de 9 Cathode Pad Chambers.



Le système de trajectographieStation 1 :

Trois zones de densité de pads (28000 pads /quadrant)



Le système de trajectographie

Chambres de trajectographie : chambres à fils à cathodes segmentées : 1,1.106 pads à lire

Station 1 et 2 : quadrants

Stations 3, 4 et 5 : panneaux



ST12

ST345

MANU : FEE CROCUS : Readout

TCI : distribution du trigger et gestion des Busy

DAQECSSlow Control

Détecteur DAQ Trigger

Electronique du système de trajectographie

L’électronique du système de trajectographie.




Tests en faisceau au CERN du prototype final de quadrant et de l’électronique

Tests en cosmique de chaque quadrant équipé de son électronique avant installation dans le spectromètre


Performances en trois plots

• Bruit (en canaux ADC) sur un quadrant = 405 MANU

• Lecture d’un quadrant entier (28 000 voies) jusqu’à des fréquences de 900 Hz

• Avec suppression de zéro lecture jusqu’à 2500 Hz

1,09 cx ADC ~ 1000 e-

Variation du piédestal sur ~ 2,5 jours

cmA. Charpy et al. ALICE-INT-2006-016

Installation de l’absorbeur frontal de hadrons (~30 t)

Structure interne complexe

0,7 T - 2,7 MW - 800 t

InstallationIntégration des ST1 et ST2, des services (gaz, ventilation …) et procédure d’installation : études sur plans et réalisation d’une maquette à l’échelle 1.Réalisation des supports des ST1 et ST2.Etude par simulation et validation sur une maquette du refroidissement par air des ST1 et ST2

~38°C




Le système de trajectographie satisfait pleinement les spécifications demandées pour ALICE :

• résolution < 100 m

• bruit ~ 1000 e-

• fréquence d’acquisition jusqu’à 1 kHz









• Développement du logiciel temps réel pour CROCUS• Software LC2 de déploiement CROCUS• Software pour TCI• Interfaçage avec la DAQ (DATE) et mise au point du format des données• Développement du logiciel de diagnostic utilisé par le banc de tests industriel des MANU.• Test aux radiations du CROCUS• Tests d'électronique Softwares déployés au CERN et validés lors des runs cosmiques

Software

• Modélisation du détecteur • Coordination Dimuon Offline dans AliRoot Code d’analyse validé lors des PDC et de l’analyse des runs cosmiques



Grille de calculGRIF = Grille de Recherche d’Île de France TIER2 à l’IPNO : • 300 CPU (~ 600 kSi2k)• 17 To de disque (+ 24 To en 2009)

~ 140 000 jobs ALICE exécutés sur le TIER2 IPNO

Participation aux ALICE Physics Data Challenge (PDC)



Budget

Participation Française de ~ 6 M€ (chiffres 2004)~ 2 M€ pour ALICE Orsay

301 k€ pour la construction des quadrants19 k€ pour les supports55 k€ pour le coolingCORE ALICE 650,6 kChF (~ 440 k€)

147 026 € Crocus (22)24326 € le châssis TCI14 600 € translateur ST12 (456 pour ST12)48 000 € translateur et bridge ST345 (900 bridges et 700 translateurs)10 000 € / carte géné calib (228)608 k€ pour les 19600 MANU (hors coût MARC et MANAS)CORE ALICE 2358,8 kChF (~ 1604 k€)

+ contribution financière à d’autres parties du spectromètre et d’ALICE.





Physique



Physique

Avec et sans alignement des chambres



Sélection des runs

Physique



Physique



Simulations acceptanceet efficacité

Mesure de la luminosité du faisceau …

Section efficace de production (résultat préliminaire)

Physique

bpolsystsyststatyJ .).()(98.0)(29.025.7)45.2( 87.0

50.1/

LAcc

Ny

J

J

J

145.2

e

Documents

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