Publié le 30 juillet 2020 Mis à jour le 30 juillet 2020

Depuis plusieurs années, mémorants et doctorants participent à l'amélioration du détecteur CMS. Un travail de haut vol effectué dans un délai extrêmement court : le LHC, à l'arrêt depuis 2018, reprendra ses activités en 2021.

Situé sur l’anneau du LHC, le CMS (Compact Muon Solenoid) est un gigantesque capteur qui permet de détecter l’existence et les trajectoires des particules produites par les collisions des faisceaux de protons, dont le fameux boson de Higgs-Englert-Brout. Depuis plusieurs années, l’École polytechnique de Bruxelles participe à ce projet unique, notamment grâce à son savoir-faire en électronique. De nouveaux équipements (« triple-GEM ») viennent ainsi d’y être installés à l’occasion du Long Shutdown 2, interruption permettant d’atteindre des niveaux d’énergie supérieurs. Les mémorants et chercheurs du service BEAMS travaillent d’ores et déjà à l’amélioration de ces « triple-GEM », des chambres à gaz ultra-plates surmontées d’un circuit imprimé hors norme (un mètre de long), qui servent à détecter les trajectoires les plus horizontales.

Avec plus de 40 millions de collisions par seconde, les composants électroniques sont en effet soumis à rude épreuve. « Les circuits intégrés, puisqu’ils sont proches de la collision, sont en fait soumis à un environnement radioactif qui les endommage progressivement. Or la fiabilité des mesures doit pouvoir être garantie tout au long de l’expérience », explique Frédéric Robert, directeur de mémoires et thèses sur le sujet. Pour élaborer du matériel plus résistant et plus performant, les étudiants et chercheurs ont donc – entre autres- étudié la résistance aux radiations des circuits FPGA et identifié les techniques de protection adéquates, ainsi que développé des protocoles de caractérisation et de calibration des circuits analogiques de mesure. Un travail d’ingénieur de haut vol effectué dans un temps imparti limité : le Long Shutdown 2 s’achèvera en mai 2021 avec le redémarrage des faisceaux. Il faudra ensuite attendre 2025 pour pouvoir à nouveau améliorer le LHC.