Ces quantités sont calculées en ligne, toutes les deux heures en moyenne ; on a pu constater, en effet, qu’elles varient au cours du temps. Elles dépendent des conditions de fonctionnement de l’accélérateur au moment de l’injection, de l’ali-gnement des détecteurs aussi. Les paramètres sont enregistrés dans une base de données qui est accessible au moment du traitement des données pour la recons-truction et l’analyse.
Enfin, la luminosité et le nombre de mésons B produits, doivent aussi être dé-terminés avec précision. Ce sont ces quantités qui permettent d’extraire des taux de branchement des mesures effectuées sur des canaux de désintégration spé-cifiques. La luminosité est obtenue en reconstruisant des événements e
e e e γet e e µ µ
γdont les sections efficaces théoriques sont connues avec une grande précision [35]. Cette méthode permet de connaitre la luminosité avec une incertitude de 1%. Le nombre deϒ4Sproduits est calculé en estimant le rapport du nombre de désintégrations hadroniques au nombre de désintégrations en paires µ
µ
et en le comparant pour des ensembles de données enregistrées sur et hors résonance. L’excès de désintégrations hadroniques observé sur la ré-sonance provient uniquement de la production d’ϒ4S. Le nombre de paires b ¯b produites, donc de mésons B, est ainsi connu avec une erreur systématique de 1,6 % [36].
1.3 Le détecteur en silicium
La reconstruction des traces chargées, qui permet de déterminer l’impulsion des particules ainsi que leur provenance, est réalisée dans les deux premiers sous-détecteurs, le détecteur en silicium (SVT) et la chambre à dérive (DCH).
Le détecteur en silicium a été conçu principalement pour mesurer les trajec-toires des traces chargées près du point de collision, au delà du tube à vide, dans un volume compris entre des rayons de 3 et 15 cm autour de l’axe de collision. La proximité des faisceaux implique que ce détecteur doit pouvoir résister aux radiations émises.
C’est le détecteur en silicium qui mesure principalement les paramètres d’im-pact des traces chargées, d0 qui est la distance entre le point le plus proche de l’origine O des coordonnées et O dans le plan xy et z0 l’équivalent le long de l’axe Oz. Il doit donc fournir des mesures précises dans les directions parallèle et perpendiculaire à l’axe de collision. En résumé, ce sous-détecteur permet d’obte-nir l’information sur l’angle des traces mais doit aussi être capable de reconstruire seul la trajectoire des traces d’impulsions comprises entre 50 et 120 MeVc qui,
à cause de leur courbure dans le champ magnétique de 15 T, n’atteignent pas la chambre à fils, comme c’est le cas pour la majorité desπchargés provenant de la désintégration des D
.
1.3.1 Principe de fonctionnement
Le détecteur en silicium est composé [31, 37, 38] de 5 couches de modules dont les deux faces contiennent des détecteurs en silicium. Les trois premières couches comportent 6 modules disposés selon un hexagone, la quatrième couche comprend 16 modules et la dernière 18. Cette géométrie a été choisie pour mini-miser la quantité de silicium tout en gardant une couverture angulaire optimale. La figure 1.8 montre la disposition des couches dans le plan perpendiculaire au faisceau.
FIG. 1.8 – Disposition des modules de détection du détecteur en silicium dans le plan
xy
Le détecteur en silicium s’étend sur une longueur de 70 cm et a un volume de détection actif couvrant les angles polaires par rapport au faisceau, dans le référentiel de l’usine à B, 201Æ
θ1502Æ
. La figure 1.9 schématise la géo-métrie du détecteur en silicium selon l’axe du faisceau. Les modules sont fixés à leurs extrémités sur un cône en fibres de carbone qui contient également les câbles
1.3. Le détecteur en silicium 41
d’alimentation des modules, les câbles de lecture ainsi que de l’eau pour refroidir le détecteur. On peut aussi remarquer que le détecteur est asymétrique : il est plus étendu dans la direction des électrons. Cela est imposé par l’asymétrie de l’accélé-rateur et permet ainsi de récupérer plus de produits de désintégration qui, à cause de la poussée fournie à l’ϒ4S, partent préférentiellement vers l’avant.
FIG. 1.9 – Disposition des modules de détection du détecteur en silicium selon l’axe Oz
Les détecteurs placés sur l’extérieur des couches sont orientés parallèlement au faisceau et mesurent les coordonnées z alors que ceux de la face interne sont placés perpendiculairement et permettent d’obtenir les coordonnées x et y.
FIG. 1.10 – Schéma des faces opposées des détecteurs de silicium
Les détecteurs sont constitués d’une couche de silicium d’épaisseur 300 µm qui présente deux faces différentes. Le substrat est dopé n et des petites pistes
dopées p et n
sont placées sur les faces opposées. Une tension d’une vingtaine de volts est appliquée entre les zones p
et n
. Une particule chargée traversant le silicium crée des paires électron-trou. L’électron migre vers la petite zone n et le trou vers la zone p
. Le courant ainsi crée est récupéré sur des électrodes en aluminium permettant de repérer le trajet des particules dans le détecteur. La figure 1.10 montre schématiquement la disposition des milieux dans les détecteurs et sur chacune de leurs faces.
Le détecteur en silicium est un sous-détecteur crucial pour les analyses de violation de
C P
menées avec BABAR, et ses performances sont à la hauteur de celles qui étaient requises. Le tableau 1.4 résume les principales performances obtenues par le détecteur en silicium lors de la reconstruction des traces :Efficacité de détection du passage d’une particule chargée 97 % Précision sur la position de point de passage d’une
particules chargée :
Coordonnées z de 15 à 50 µm
Coordonnéesφ de 15 à 35 µm
TAB. 1.4 – Performances du détecteur en silicium
Les coordonnées z désignent les mesures effectuées par les détecteurs placés parallèlement au faisceau et les coordonnéesφ celles données par les détecteurs perpendiculaires.
1.3.2 Identification de particules
Le détecteur en silicium sert également à identifier les particules chargées et est le seul sous-détecteur à donner une information d’identification pour les parti-cules d’impulsion inférieure à 120 MeV/c. Pour cela, la charge électrique déposée par la particule lors de son passage dans le silicium est calculée et lorsque la trace a donné plus de 4 points de mesure dans le détecteur, une valeur de dEdx est
associée à cette particule comme étant la charge totale déposée, divisée par le che-min parcouru dans le silicium. Pour des événements e
e
e
e
bien identifiés, la résolution obtenue sur le dEdx est environ de 15 %, c’est à dire une résolution
double de celle obtenue avec la chambre à fils.
Le dEdx mesuré par le détecteur en silicium suit la loi de Bethe-Bloch. En
1.3. Le détecteur en silicium 43
forme simplifiée de la loi de Bethe-Bloch est utilisée) :
dEdX Svt a1 a2 p E 2 Loga3βγ a4 p E a5 (1.1)
L’erreur relative associée à la mesure est constante et égale à 10 %. Ce paramètre est déterminé pour des particules de petitβ, c’est à dire dans la zone où la sépa-ration entre particules de types différents est la plus grande et où pratiquement le
dEdx est utilisable. σdEdX Svt dEdX Svt 10 (1.2)
La figure 1.11 montre le dEdx en fonction de l’impulsion p des particules
avec en superposition les courbes théoriques données par l’équation (1.1) pour les hypothèses de particules électron, muon, pion, kaon, proton et deutérium.
FIG. 1.11 – dE dx mesuré par le détecteur en silicium et courbes théoriques pour les
hypothèses e
, µ
,π
, K