Operation
Fonctionnement du TileCal et d'ATLAS
TileCal and ATLAS operation
pp→tt̄h
Etude du couplage top-Higgs
Study of the top-Higgs coupling
pp→?→tt̄
Recherche de nouvelles particules en tt̄
Search for new particles in tt̄
Generic search
Recherches génériques de Nouvelle Physique
Generic searches for New Physics
EFT
Mesure de précision et interprétation par EFT
Precision measurements and EFT interpretation
Tile upgrade
Amélioration du TileCal pour le HL-LHC
TileCal upgrade for the HL-LHC (Phase II)
HGTD
Nouveau détecteur HGTD pour le HL-LHC
New HGTD detector for HL-LHC (Phase II)
Ended
Actions scientifiques passées
Former scientific actions
 

Que faisons-nous dans Atlas@Clermont ?

Qu'est-ce que l'expérience Atlas ?

Pourquoi faire ?

L'expérience Atlas a essentiellement deux objectifs:

Comment ?

Le détecteur Atlas étudie ce qui se passe lors de la collision de deux protons à très haute énergie. Ces protons sont accélérés par le plus puissant accélérateur du CERN, le LHC. Comme ces collisions sont les plus énergétiques jamais réalisées, les physiciens espèrent découvrir des phénomènes nouveaux ou des objets inconnus permettant de mieux comprendre la structure de la matière. De plus, les théoriciens prédisaient que ces collisions permettraient d'observer le boson de Higgs, permettant de comprendre l'origine de la masse, ce qui a été fait en 2012, mais il faut maintenant étudier ses propriétés pour mieux le comprendre et être certains qu'il se comporte exactement comme prévu.

A quoi ressemble Atlas ?

Atlas Le détecteur Atlas est une immense machine de 22 mètres de diamètre et de 44 mètres de long. Il pèse environ 7000 tonnes et est situé dans une caverne à une centaine de mètres sous terre, près de Genève.
C'est un assemblage complexe de différents éléments permettant de détecter et de mesurer plusieurs propriétés (charge électrique, quantité de mouvement, énergie) des particules créées lors de la collision des protons. L'ensemble du détecteur Atlas contient environ 100 millions de cellules de détection indépendantes (100 méga-pixels).
Chaque collision de deux protons produit plusieurs dizaines de particules et le LHC produit au sein d'Atlas environ un milliard de collisions par seconde ! Il faut donc une puissance de calcul gigantesque pour trier et analyser toutes les informations produites par le détecteur Atlas...
Pour en savoir plus...

Où en est l'expérience ?

La première phase, de conception de l'expérience, a commencé environ en 1993 et s'est achevée en 2008, avec la fin de l'assemblage du détecteur. Entre le printemps 2009 et la fin de l'hiver 2013, le détecteur a été en phase de prise de données, d'abord de particules cosmiques puis de collisions proton-proton produites par le LHC (et aussi quelques collisions d'ions de plomb pendant quelques mois). Après une phase de maintenance en 2013 et 2014, le détecteur a de nouveau enregistré les collisions du LHC de début 2015 à fin 2018. Il va maintenant être amélioré avant la reprise des collisions, prévue en 2021 (voir le programme du LHC ci-dessous).

Quelles contributions au détecteur dans l'équipe Atlas@Clermont ?

Depuis la création d'Atlas (1992), nous avons une implication forte sur la conception, la construction (par exemple les super-tiroirs) et maintenant le fonctionnement et la maintenance du détecteur. Nous travaillons aussi activement à la préparation des améliorations prévues en 2024 (TileCal et HGTD). En effet, pour être livrés en 2024, les nouveaux systèmes doivent avoir été produits bien avant et les premiers prototypes ont déjà été testés depuis plusieurs années !

Quelle physique étudions-nous dans l'équipe Atlas@Clermont ?

Depuis 1994, l'équipe Atlas@Clermont est activement impliquée dans la physique du quark top.

Qu'est-ce que le LHC ?

Pourquoi faire ?

Le but du LHC est de sonder la matière à une échelle encore jamais atteinte, c'est à dire observer des détails beaucoup plus petits que tout ce qui a été observé jusqu'à présent.

Comment ?

Le LHC réalise des collisions entre deux protons. Chaque proton est accéléré à une vitesse proche de celle de la lumière (un peu moins de 300 000 km par seconde), jusqu'à une énergie de 6,5 TeV actuellement : c'est l'énergie d'un moustique lancé à la vitesse de 4 km/h. Cela semble peu, mais un moustique contient environ mille milliards de milliards de protons, or dans le LHC cette énergie est contenue dans chaque proton ! Les collisions ainsi produites sont les plus énergétiques jamais réalisées artificiellement, ce qui est équivalent à observer la matière avec une précision jamais atteinte jusqu'à présent. Quatre expériences étudient ces collisions: Alice, Atlas, CMS et LHCb.

A quoi ressemble le LHC ?

CERN Le LHC est un gigantesque accélérateur de particules situé sous la frontière franco-suisse, près de Genève. Il a une circonférence de 27 km et est placé dans un tunnel à une profondeur d'une centaine de mètres. La photo ci-contre est une vue aérienne de la région : on peut voir à droite les pistes de l'aéroport de Genève. Les cercles blancs représentent la position des différents tunnels du CERN, le plus grand étant celui du LHC.
Pour en savoir plus:

Où en est l'accélérateur ?

Le LHC a démarré le 20 novembre 2009. Trois jours plus tard, les premières collisions proton-proton à 900 GeV (deux protons de 450 GeV chacun) ont été enregistrées dans Atlas. A partir du 30 mars 2010, le LHC a produit des collisions proton-proton à 7 TeV : il est devenu le collisionneur le plus puissant au monde. De plus, pendant environ un mois chaque année, le LHC produit aussi des collisions entre des ions de plomb ou entre un proton et un ion de plomb. On distingue plusieurs phases dans le fonctionnement du LHC :

Qu'est-ce que le quark top ?

Les particules élémentaires

MS La structure de la matière à petite échelle est actuellement décrite par le modèle standard (MS), théorie qui explique la composition et le comportement de la matière connue. Dans le MS, la matière est formée de particules élémentaires (c'est-à-dire impossible à casser), comme les électrons, les neutrinos ou les quarks. De plus, les interactions (électromagnétisme, interactions faible et forte) sont expliquées comme des échanges de particules de rayonnement (photon, gluon, bosons W et Z) entre les particules de matière précédentes.
A toutes ces particules, il faut ajouter le boson de Higgs, découvert en 2012 par Atlas et CMS, qui semble être responsable de la masse des particules. Ayant été découvert très récemment, il est encore étudié avec attention.
Les protons et les neutrons, particules constituant le noyau des atomes, sont formés de quarks et de gluons, essentiellement des quarks up et down. Le quark top est un cousin de ces derniers, beaucoup plus massif et fugace.

Pour en savoir plus sur la structure de la matière...

Pourquoi étudier le quark top ?

Le quark top est la dernière particule de matière massive à avoir été découverte, en 1995. Ainsi, toutes ses propriétés ne sont pas encore connues, ou du moins mesurées expérimentalement. Il est donc indispensable de réaliser ces mesures afin de vérifier la validité du modèle standard.
De plus, le quark top a une masse extrèmement grande, ce qui est assez surprenant et inexpliqué. Il est donc possible qu'il soit lié à des phénomènes nouveaux et non prévus par le modèle standard, ce que les physiciens des particules appellent la ``nouvelle physique''.
L'équipe Atlas@Clermont travaille sur des analyses liées au quark top. L'équipe a d'abord travaillé sur la mesure des propriétés du quark top (masse, section efficace de production tt̄), avant de s'orienter principalement sur la recherche de nouvelle physique dans des événements contenant entre un et quatre quarks top. L'équipe étudie aussi le couplage entre le quark top et le boson de Higgs et a participé à la première observation directe de ce couplage en 2018.
Toutes ces activités sont décrites ici.

Last update on 2021-02-15 ©Atlas@Clermont