thumb|Le détecteur ATLAS vers la fin février 2006. ATLAS (acronyme de , « dispositif instrumental toroïdal pour le LHC ») est l'une des cinq expériences du collisionneur LHC au CERN. Il s'agit d'un détecteur de particules semblable à CMS, mais de plus grande taille et de conception différente. Il a pour tâche de détecter le boson de Higgs et des particules supersymétriques (SUSY). Ces dernières sont prédites par des théories, mais seul le boson de Higgs a pu être détecté expérimentalement (en 2012).

Issu d'un projet international lancé en 1992, ce super détecteur a fait l'objet d'essais intensifs et de simulations en , et son fonctionnement dépend de la mise en route des faisceaux du LHC. Les premiers faisceaux ont été injectés dans le LHC fin 2009.

Description Structure cylindrique en pelure d'oignon ATLAS a la forme d'un cylindre de de diamètre pour environ de longueur, et un poids de . Il est axé sur la ligne des faisceaux qui le traversent de part en part. La structure solénoïdale doit recouvrir la région dans laquelle les particules sont émises. Le cylindre présente des couches superposées à partir du point de collision. Sur la photographie ci-contre, on distingue six des huit électro-aimants supra-conducteurs disposés en « tranches » autour de l'axe central : ils sont refroidis à par de l'hélium liquide superfluide et destinés à créer un champ magnétique toroïdal de plus de . L'énergie stockée dans ce champ suffirait à faire fondre de cuivre.. Chaque élément de ce détecteur est muni de capteurs très sensibles, pour pouvoir en ajuster l'emplacement à moins de cinq micromètres près.

Le détecteur est à sous terre, au point 1 du LHC. La salle d'ATLAS a une hauteur de , une longueur de et une largeur de , et de béton ont servi à consolider la voûte. Les communications avec la surface se font au moyen de deux puits verticaux de de profondeur.

ATLAS est un puzzle technologique géant, constitué essentiellement de quatre couches concentriques :

Détecteur interne : c'est un détecteur de traces (trajectographe) en silicium, destiné à suivre le passage des particules dès leur formation ; il est cylindrique et structuré en pelure d'oignon, associé à un électroaimant solénoïdal interne supraconducteur de de diamètre qui crée un champ de () et nécessite un courant de . La bobine de l'électroaimant et le calorimètre sont refroidis par le même cryostat. Il est composé, au centre, d'un détecteur à pixels qui s'étage sur trois couches positionnées à 5,9 et de l'axe. Puis le SCT () composé de quatre tonneaux concentriques de deux couches chacun, à 30 et des faisceaux, représentant de silicium sur . Enfin le TRT () qui est un ensemble de de de diamètre, entre 56 et de l'axe. Calorimètre électromagnétique : un détecteur de particules électromagnétiques à échantillonnage. Structure en « mille-feuille » et « en accordéon » de plomb () et d'argon liquide (). Il forme un tonneau cylindrique de de longueur, avec un rayon interne de et un rayon externe de . Calorimètre hadronique : c'est un détecteur de hadrons, particules qui ne sont pas arrêtés par les premiers détecteurs ; de structure cylindrique aussi et pesant . Son rayon interne est de , son rayon externe de . La partie centrale est formée de trapézoïdaux composés de de fer de d'épaisseur et de de longueur (élément absorbant) et de de scintillateurs en polystyrène transparent de d'épaisseur (élément actif). Ces éléments sont perpendiculaires aux faisceaux. La lumière engendrée est proportionnelle à l'énergie déposée par les hadrons dans le scintillateur. Un détecteur de muons (à peu près les seules particules à l'atteindre, avec les neutrinos, les autres étant stoppées par les détecteurs intérieurs) : construit autour d'un électroaimant supraconducteur externe composé de huit modules de tores rectangulaires disposés en étoile. Ils font de long pour les parties les plus externes. Les huit toroïdes engendrent un champ cylindrique qui parcourt l'espace magnétisé en boucle autour de la partie centrale. Les bobines supraconductrices sont maintenues à . Le courant qui les parcourt est de . Ce détecteur externe est composé de chambres à muons qui utilisent la technique des pailles comme le TRT et couvrent . En les huit roues à muons sont en place. Elles font de diamètre et pèsent entre 40 et . Elles supportent chacune de précision ou de déclenchement. Il reste à installer deux roues plus petites et les chambres des extrémités. Les neutrinos ne sont pas détectés mais on peut calculer leur fuite en mesurant l'énergie manquante dans les événements reconstruits en comparant la somme des impulsions des différentes particules à l'énergie totale fournie par la collision (principe de la conservation de l'énergie).

Traversée des particules + Zone de collision - - - - - - - Traversée des particules à travers le détecteur ATLAS - - - - - - > Particules Trajectographe Calorimètre électromagnétique Calorimètre hadronique Détecteurs de muons Photons +++ gerbe électromagnétique Électrons/positrons Ionisation +++ gerbe électromagnétique Hadrons chargés Ionisation + léger dépôt énergétique +++ gerbe hadronique Hadrons neutres + léger dépôt énergétique +++ gerbe hadronique Muons Ionisation + léger dépôt énergétique + léger dépôt énergétique +++ Impulsion Neutrinos

Photographies

Collaboration internationale ATLAS est une collaboration d'agences nationales, d'agences de financements, de centres de recherche et d'universités. En 2008, plus de — la moitié des physiciens expérimentaux du monde entier — étaient impliqués dans le projet global du LHC (l'accélérateur de particules, les détecteurs ATLAS, CMS, Alice et LHCb). La construction d'ATLAS est le résultat d'une coopération de et agences nationales venant de et comportant environ et ingénieurs.. Cette collaboration a commencé avec l'équipe de Carlo Rubbia, qui partage le prix Nobel de Physique en 1984 avec Simon van der Meer pour son expérience UA1. Le Professeur Rubbia avait déjà à l'époque l'idée d'un accélérateur de particules suffisamment puissant pour donner une chance aux scientifiques de découvrir le boson de Higgs. Cet accélérateur, le LHC fut inauguré en 2008 avec les quatre détecteurs de particules, ATLAS y compris.

En est annoncée la probable découverte du boson de Higgs grâce aux expériences CMS et ATLAS...

Notes et références

Liens externes

Site officiel grand public du détecteur ATLAS Pages ATLAS du site LHC-France du CNRS et du CEA Page ATLAS du site LHC du CERN

Bibliographie François Vannucci, ATLAS - Le nouveau défi des particules élémentaires, Ellipses, 2007.

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