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Evenement ATLAS

ATLAS (site interne de la collaboration, site grand public, site atlas France) est une expérience de physique des particules située auprès de l’accélérateur de particules LHC (Large Hadron Collider, pages LHC france en français) se trouvant au CERN près de Genève. Ce détecteur à pour objectif d’étudier des collisions proton-proton à des énergies jamais obtenues auparavant permettant ainsi d’explorer un domaine encore inconnu.

En octobre 2013, le prix Nobel de physique à été attribué à François Englert et Peter Higgs pour « la découverte théorique d’un mécanisme qui contribue à notre compréhension de l’origine de la masse des particules subatomiques, et qui a récemment été confirmé par la découverte de la particule élémentaire prédite, par les expériences ATLAS et CMS au Large Hadron Collider du CERN« . Il s’agit du mécanisme de Brout-Englert-Higgs et la particule en question est le boson de Higgs, dont la découverte a été annoncée le 4 juillet 2012 conjointement par ATLAS et CMS au CERN.

Depuis, la 2nde période de prises de données du LHC a commencé en 2015, à une énergie de collisions de 13 TeV. L’accumulation de statistique permet de mesurer les propriétés de cette nouvelle particule avec précision afin de vérifier si elles sont compatibles avec les prédictions du Modèle Standard. En particulier de nouveaux canaux de production et de désintégration de ce boson ont été observés. Par ailleurs, ATLAS poursuit les recherches de nouveaux phénomènes physiques, relatifs à l’unification des forces fondamentales, la supersymétrie et les candidats pour la matière noire de l’univers.

Le groupe ATLAS LAL à contribué à la réalisation, la mise en route ainsi que l’exploitation du calorimètre électromagnétique à argon liquide, qui permet la détection et la mesure des électrons et photons. Des physiciens d’ATLAS-LAL ont été également impliqués dans la construction et l’exploitation du détecteur ALFA qui mesure la luminosité absolue des collisions LHC. Le groupe a contribué au développement d’une couche de détecteurs à pixels qui a été intégrée au plus près du tube du faisceau début 2015. En plus de ces activités de construction de détecteurs, le LAL participe également de façon importante à l’élaboration de l’environnement logiciel de l’expérience.

Aujourd’hui, les travaux des physiciens du groupe ATLAS LAL concernent plusieurs domaines parmi lesquels :

  • la surveillance et le suivi du fonctionnement des détecteurs
  • les performances de reconstruction des particules (électrons, muons, tau, jets..) dans ATLAS
  • l’optimisation de séparation d évènements intéressants par rapport au bruit de fond, basée sur des méthodes de Machine Learning
  • la physique du boson du Higgs dans les modes photon-photon, ZZ* en quatre électrons, WW en deux leptons, une paire de leptons tau ou une paire de quarks b.
  • la recherche de la supersymétrie (SuSy) qui prédit un nouvel ensemble de particules parmi lesquels pourrait se trouver un candidat de matière noire.
  • les études phénoménologiques, combinant plusieurs résultats afin de mettre des limites sur des phénomènes nouveaux.

Les physiciens et ingénieurs du groupe ATLAS-LAL sont aussi impliqués dans la préparation de l’amélioration de certaines parties du détecteur ATLAS pour l’avenir. Pour la prise de données de 2020, le groupe a en charge le design et l’installation de nouveaux fonds de paniers de l’électronique du calorimètre, compatibles avec une plus grande granularité du déclenchement. Dans le cadre de la phase à haute luminosité du LHC (HL-LHC) à partir de 2026, les contributions importantes du groupe concernent:

  • l’éléctronique du calorimètre à Argon liquide
  • le remplacement du détecteur interne par des détecteurs de pixels
  • l’installation d’un nouveau détecteur (HGTD) devant les bouchons avant et arrière d’ATLAS, offrant une excellente précision sur le temps d’arrivée des particules