Etude en fonction de la haute tension de MT12

5.3.1.1 Efficacit´e des RPC

L’algorithme permettant le calcul de l’efficacit´e des RPC d´evelopp´e par D. Stocco [92] et celui impl´ement´e au niveau Local sont tr`es similaires, les deux utilisant notamment la redondance du syst`eme en terme de nombre de plans de d´etection. L’algorithme utilis´e pour le calcul de l’efficacit´e pr´esente n´eanmoins une zone de recherche des traces moins contraignante.

La figure 5.8 repr´esente l’efficacit´e en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour chacune des quatre RPC (une RPC par plan de d´etection) situ´ees en bas `a gauche (num´ero 13, cf. §3.5.1). L’efficacit´e de la RPC appartenant au plan MT12 est proche de 55% pour une tension inf´erieure de 500 V `a la tension nominale contre ∼ 95% `a tension nominale. Les RPC composant les trois autres plans pr´esentent ´egalement une efficacit´e sup´erieure `a 90% `a tension nominale. Les r´esultats pour les 68 autres RPC composant le MUON TRG sont, dans les limites statistiques, relativement similaires.

Rappelons que l’efficacit´e de capture des signaux par l’´electronique de trigger Local d´epend fortement de la ”phase d’horloge” (cf. §4.2.4.1). Dans le cas des ´ev´enements cos-miques, cette efficacit´e de capture est fortement affect´ee par la nature asynchrone des signaux. Pour cette raison, au moins, l’estimation de l’efficacit´e des RPC sous-estime leur efficacit´e

5.3. Performances en mode streamer 119

Fig. 5.8 – Efficacit´e (´echelle de gauche) et taux de comptages (en Hz, ´echelle de droite) en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour chacune des quatre RPC (une RPC par plan de d´etection) situ´ees en bas `a gauche (num´ero 13, cf. §3.5.1). Ce r´esultat a ´et´e obtenu au moyen de l’algorithme de D. STOCCO pour la d´etermination de l’efficacit´e des RPC.

r´eelle. On peut cependant supposer que, le MUON TRG ´etant la source de d´eclenchement, ”l’effet de phase” est diminu´e et les valeurs des efficacit´es mesur´ees des RPC restent ´elev´ees. Cependant, cette valeur de l’efficacit´e ne refl`ete pas l’efficacit´e de d´eclenchement du syst`eme. En effet, cette derni`ere n´ecessite de prendre en compte la redondance du syst`eme. En supposant que les efficacit´es des quatre plans soient ´egales, il est possible d’´evaluer l’efficacit´e de d´eclenchement du syst`eme suivant les deux niveaux de co¨ıncidence :

120 CHAPITRE 5. Mesures d’´ev´enements cosmiques ǫ3/4= ǫ⁴+ 4 · ǫ³· (1 − ǫ) (5.2) o`u ǫ repr´esente l’efficacit´e moyenne d’un plan de d´etection. Ainsi pour ǫ = 95%, l’efficacit´e de d´eclenchement du syst`eme en co¨ıncidence 3/4 est estim´ee `a ǫ3/4 ≃ 99%. Des effets d’ac-ceptance, notamment d’algorithme, peuvent diminuer cette estimation (cf. chapitre 4).

L’´equation 5.3 permet d’estimer cette mˆeme efficacit´e dans le cas o`u un des quatre plans pr´esente une efficacit´e moyenne ǫ2 diff´erente de ǫ :

ǫ3/4 = ǫ³· ǫ2+ 3 · ǫ²· ǫ2· (1 − ǫ) + ǫ³· (1 − ǫ2) (5.3) Pour ǫ = 95% et ǫ2 = 50%, l’efficacit´e de d´eclenchement du syst`eme peut ˆetre ainsi estim´ee `a ǫ3/4≃ 93%. La baisse d’efficacit´e d’un seul des quatre plans entraˆıne ainsi une diminution de l’efficacit´e du syst`eme relativement faible (∼ 6% dans notre exemple). Nous verrons l’utilit´e de cette estimation au paragraphe suivant.

5.3.1.2 Taux de d´eclenchements

La figure 5.9 repr´esente le taux de d´eclenchements en co¨ıncidence 3/4 en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour tous les ´ev´enements enregistr´es et apr`es s´election des muons simples et des gerbes cosmiques. Le taux de d´eclenchements total augmente avec la haute tension pour atteindre une valeur de ∼ 0.18 Hz `a tension nominale. Remarquons que les taux de d´eclenchements pour les gerbes cosmiques et les muons simples pr´esentent un comportement similaire. Cependant, un taux de d´eclenchements de ∼ 0.11 Hz pour une tension inf´erieure de 500 V `a la tension nominale met en ´evidence une diminution de l’efficacit´e globale du syst`eme proche de 40% pour cette tension. Une telle baisse n’est pas compatible avec la baisse de ∼ 6% estim´ee par le calcul simple pr´esent´e au §5.3.1.1. Une explication sera propos´ee au §5.3.1.4.

Fig. 5.9 – Taux de d´eclenchements en co¨ıncidence 3/4 en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour tous les ´ev´enements enregistr´es et apr`es s´election des muons simples et des gerbes cosmiques.

5.3. Performances en mode streamer 121 5.3.1.3 Rapport entre les co¨ıncidences 4/4 et 3/4

La figure 5.10 pr´esente le rapport entre les co¨ıncidence 4/4 et 3/4 en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour le mˆeme lot d’´ev´enements que celui de la figure 5.9. La valeur du rapport augmente de ∼ 0.1 pour une tension inf´erieur de 600 V `a la tension nominale `a 0.23 `a tension nominale.

Remarquons que les gerbes cosmiques pr´esentent un rapport pour des hautes tensions tr`es inf´erieures `a la haute tension nominale nettement sup´erieur `a celui des muons sim-ples. Comme expliqu´e au §5.2.3, la perte d’efficacit´e due `a la baisse de la haute tension est compens´ee artificiellement par la grande multiplicit´e caract´eristique des gerbes.

Fig.5.10 – Rapport entre les co¨ıncidence 4/4 et 3/4 en fonction de la haute tension (relative `a la valeur nominale de fonctionnement) appliqu´ee au plan MT12 pour tous les ´ev´enements enregistr´es et apr`es s´election des muons simples et des gerbes cosmiques.

Ce rapport entre les co¨ıncidence 4/4 et 3/4 de 0.23 `a tension nominale est tout `a fait inattendu. En effet, `a partir des ´equations 5.1 et 5.2, il est possible d’exprimer le rapport entre les co¨ıncidences 4/4 et 3/4, R = ^ǫ4/4

ǫ3_/4, en fonction de ǫ, l’efficacit´e moyenne d’un plan de d´etection. Ainsi, pour ǫ = 95%, R est estim´e `a 0.83. Bien que cette valeur soit obtenue dans le cas id´eal et que les effets d’acceptance, notamment d’algorithme, affectent notablement ce rapport, la valeur de 0.23 obtenue exp´erimentalement est beaucoup plus basse que ce qui est attendu (∼ 0.4 − 0.5, cf. chapitre 4).

5.3.1.4 Inefficacit´e de l’algorithme pour les ´ev´enements cosmiques

Les r´esultats pr´esent´es figure 5.9 et 5.10 semblent donc ˆetre en contradiction avec une valeur d’efficacit´e des RPC ´elev´ee.

Une analyse compl´ementaire, non pr´esent´ee ici, a d´emontr´ee que les r´esultats obtenus par l’algorithme de calcul d’efficacit´e et par l’algorithme de trigger diff`erent dans le cas des ´ev´enements cosmiques. En effet, l’algorithme de trigger reconstruit moins de traces en co¨ıncidence 4/4. Ceci repr´esente 26% du total dans le plan de d´eviation et 23% dans le plan de non-d´eviation. En ne s´electionnant que les traces pr´esentant une d´eviation nulle entre les stations MT1 et MT2, ce nombre se r´eduit `a 8% dans le plan de d´eviation. Or, cette s´election impose des traces pointant aux alentours du point d’interaction. Ainsi, il est

122 CHAPITRE 5. Mesures d’´ev´enements cosmiques possible d’en conclure que les diff´erences entre les deux algorithmes sont dˆus principalement `a des diff´erences de s´electivit´e et que l’algorithme de trigger n’est pas optimis´e pour la d´etection des muons cosmiques. Cette inefficacit´e de l’algorithme pourrait ´egalement s’expliquer par un mauvais alignement des chambres de Trigger et l’´etude des collisions proton-proton devrait permettre de lever le doute.