1.2 Description des sous-detecteurs de BaBar
1.2.1 Le detecteur de vertex
Ce detecteur, appele en anglais le Silicon Vertex Tracker (SVT) $13] $14] $15], permet de me-surer des vertex mais aussi d'e ectuer la reconstruction de traces chargees. Ceci est necessaire pour pouvoir reconstruire les particules de faible impulsion transverse (Pt
<
100 MeV/c) qui sont con nees dans le volume du detecteur a cause du champ magnetique. Les particules ayant une impulsion plus importante sont reconstruites en combinant les informations delivrees par ce detecteur et la chambre a derive. Le SVT contribue aussi a l'identi cation des particules par la mesure de leur perte d'energie par ionisation (dE/dx).En ce qui concerne la reconstruction des vertex, ceux du B0 et du B0 sont distants d'environ 250
m etant donnes les parametres de PEP-II. La resolution par vertex doit ^etre inferieure a 80m pour que l'erreur sur )z
n'intervienne que de fa con negligeable dans la mesure des angles du triangle. Pour le vertex du B reconstruit en etat propre de CP, la resolution est de l'ordre de 60m. Cette resolution est egalement valable, voire inferieure, pour tous les modes ou le B est reconstruit de fa con exclusive. Pour le vertex du meson etiquetant, la resolution est de l'ordre de 120m.Le SVT permet aussi de reconstruire des particules qui se desintegrent dans son volume comme le KS.
Etant donne la presence d'elements de PEP-II a l'interieur de BaBar (voir section 2.1.2.3), l'acceptance du SVT est limitee a l'avant comme a l'arriere. A cause de l'asymetrie des fais-ceaux du collisionneur PEP-II, il est plus interessant d'avoir une bonne couverture vers l'avant que vers l'arriere, c'est pourquoi, lorsque c'etait possible, les composants de l'accelerateur (tels que le systeme de refroidissement) ont ete disposes a l'arriere du SVT.
Celui-ci est donc un detecteur asymetrique dont l'acceptance en angle polaire dans le referentiel du laboratoire est comprise entre 17 et 150 (soit ;0
:
95<
cosc:d:m
<
0:
87 dans le centre de masse de l'"(4S) $13]).a b
Figure 1.8: Coupes du SVT . La gure (a) represente une vue parallele a l'axe du faisceau (plan (Y,Z)). Les cinq couches sont bien visibles. La gure (b) represente une vue perpendiculaire a l'axe du faisceau (plan (X,Y)). Chaque couche est decoupee de facon azimutale en modules qui sont representes par des traits sur la gure. Le cercle central represente le tube a vide. Les modules sont disposes de telle sorte qu'il n'y a pas de zones mortes en
.Ce detecteur cylindrique est compose de cinq couches successives (voir gure 1.8) reparties autour du point d'interaction. Les rayons de ces couches sont donnes tableau 1.1.
Couche 1 2 3 4a 4b 5a 5b
Rayon (mm) 32 40 54 120 127 140 144
Espacement (
m) entre les z 100 100 100 210 210 210 210 micro-pistes pour la mesure: de 50 55 55 100 100 100 100Tableau 1.1: Quelques parametres du SVT en fonction des couches. Sur les couches 4 et 5, les modules sont disposes alternativement sur deux rayons dierents (4a/4b et 5a/5b) (voir gure 1.8(b)). Ainsi, il n'y a pas de zones mortes entre eux, puisqu'ils se recouvrent legerement. Les deux dernieres lignes du tableau presentent l'espacement entre les micro-pistes disposees sur les faces internes et externes des modules qui permettent de mesurer respectivement les coordonnees z et
des traces.silicium sur les deux faces. Les trois couches internes comportent six modules tandis que les deux couches externes en comportent 16 et 18. Comme le montre la gure 1.8(a), les extremites des couches sont repliees ce qui augmente l'acceptance du detecteur et reduit l'epaisseur de matiere traversee par les particules.
Sur chaque module, des detecteurs constitues de micro-pistes de silicium sont installes. Selon les couches, il y a entre quatre et huit detecteurs par modules et le SVT contient au total 340 detecteurs de ce type. Ceux-ci couvrent une surface de 1 m2 et necessitent environ 150 000 canaux d'electronique.
Les coordonnees z et
sont mesurees sur chaque couche, respectivement gr^ace aux faces internes et externes des modules. Pour la mesure de z, les micro-pistes sont orientees perpendiculaire-ment a l'axe Z, tandis que pour la mesure de , elles sont orientees parallelement a l'axe Z. L'espacement entre les micro-pistes est donne tableau 1.1.A cause de la di usion multiple des particules dans le tube a vide et dans le detecteur lui m^eme, la resolution du SVT est meilleure sur les couches internes qu'externes. La resolution est comprise entre 15
m pour les mesures faites dans la couche 1 (voir gure 1.9) et 30-40m pour celles realisees dans les couches externes. Cette resolution est donnee pour des traces ayant une direction perpendiculaire au faisceau.Le rayon du tube contenant les faisceaux est de 2.5 cm et sa quantite de matiere represente 0.6 % de longueur de radiation.
Figure 1.9: La resolution de la premiere couche du SVT en fonction de l'angle d'incidence des traces. Celui-ci n'est pas l'angle polaire
habituel mais
; 2. La gure du haut donne la resolution dans la vue en z tandis que celle du bas donne la resolution dans la vue en. Les deux sortes de points sur les gures representent les donnees et la simulation. Les points representant les donnees sont toujours au-dessus de ceux representant la simulation.
Etant donne son voisinage avec la region d'interaction de PEP-II (voir section 2.1.2.3), le detecteur a ete con cu pour resister aux radiations. La dose moyenne prevue par an $16] $22] est de 33 krad sur la couche 1 (la plus touchee), et la quantite limite totale de radiations auxquelles il peut ^etre soumis est de 2000 krad (elle sera probablement atteinte en 2004). En ce qui concerne l'occupation du SVT (qui represente le pourcentage de voies actives du detecteur) due au bruit
de fond elle est prevue $22] pour ^etre de 1,3 % en moyenne sur la couche 1, et la limite de fonctionnement est de 20%. La limite de bon fonctionnement est de 6 % ce qui correspond a un rapport signal/bruit d'environ 15.