« In theory,
theory and practive are the same. In practice,
they are not. » - Albert Einstein
Les détecteurs Micromegas de la TPC de PandaX-III seront probablement sujet à des dysfonctionnement de certaines de leurs pistes. Parmi les causes de ces pistes défectueuses la fabrication des détecteurs, la manutention ainsi que l'âge de ceux-ci joueront un rôle majeur. La coupure d’une piste ou l’apparition d’un courant de fuite important sur celle-ci peuvent amener à la désactivation de la piste. Tout signal provenant de cette piste sera alors totalement perdu. Il devient alors important d’obtenir une estimation de l’impact futur de ces défauts sur l'analyse des événements qui seront mesurés.
Impact des défauts des détecteurs Micromegas
106 |
Figure 6-1 : Modification de la chaîne d’analyse avec le processus TRestSignalCutStripProcess simulant les pistes coupées des détecteurs en supprimant du TRestSignalEvent les signaux temporels des pistes concernées.
Pour simuler ces défauts, il faut adapter la chaîne de simulation de REST en ajoutant un processus nommé TRestSignalCutStripProcess avant TRestSignalToHitsProcess (Figure 6-1). Ce processus utilise un fichier de configuration extérieur qui définit pour chaque piste de chaque détecteur, la position de la piste, son statut (actif ou désactivé) ainsi que les correspondances entre le numéro de piste dans le détecteur et le numéro logique fourni par les cartes AGET de l’expérience. Le fichier permet de pointer un ensemble de pistes à désactiver pour TRestSignalCutStripProcess. Le signal temporel de chaque piste désactivée est enlevé du TRestSignalEvent qui sera transmis à TRestSignalToHitsProcess, ce qui simule effectivement une piste désactivée (Figure 6-2). Pour chaque événement, on conserve l’énergie avant l’application des coupures ainsi que l’énergie enlevée à des fins d’analyses. En relevant le nombre d’événements ayant perdu de l’énergie à cause d’une piste désactivée pour différentes configurations, on observe que dès l’apparition d’une piste défectueuse par détecteur près de 39% des événements sont affectés (Figure 6-3). Cette proportion augmente à 89% pour des détecteurs avec cinq pistes défectueuses. Ces chiffres sont influencés par la répartition des défauts sur la surface des détecteurs. On observera des valeurs plus faibles pour des défauts regroupés et plus élevées s’ils sont uniformément répartis.
Impact des défauts des détecteurs Micromegas
107 |
Figure 6-2 : Plan de détecteurs avec 5 pistes défectueuses par détecteurs. Les pistes désactivées sont matérialisées par des lignes oranges et les pistes saines sont en noir.
Ce processus permet de simuler n’importe quelle configuration de détecteurs, ou readout (Figure 6-2). Il reste à étudier les implications pratiques des différentes configurations possibles. Les configurations de base desquelles vont dériver l’immense majorité des défauts sont :
• Une piste désactivée seule
• Le croisement de deux pistes désactivées : une en X et l’autre en Y
• Un ensemble de pistes désactivées de manière continue : par exemple les pistes X numérotées de 29 à 32
Du point de vue de la simulation et de l’analyse, un événement peut être réduit à un ensemble de TRestHits dans les projections XZ et YZ. Ainsi, un croisement de pistes désactivées est similaire à l’étude d’une piste seule dans la projection XZ et dans la projection YZ. Dans ce chapitre, il sera donc question d’étudier l’impact des pistes désactivées sur la reconstruction de la projection XZ des événements ainsi que d’estimer l’impact sur l’énergie mesurée des événements dans la région d’intérêt de readout qui mêleront des détecteurs quasi parfaits à des détecteurs possédant un nombre élevé de pistes désactivées. Il est aussi intéressant d’identifier la valeur seuil de pistes désactivées pour un détecteur qui le rendrait inutilisable par la collaboration.
Impact des défauts des détecteurs Micromegas
108 |
Figure 6-3 : Pourcentage d’événements double bêta sans émission de neutrino perdant de l’énergie dans un défaut en fonction du nombre de pistes défectueuses par détecteur. On observe que le pourcentage d’événements affectés atteint rapidement 90% des événements pour un total de 5 pistes défectueuses.
Rappels sur les observables importantes de la
reconstruction
Les défauts présents dans les détecteurs affectent la reconstruction des événements et donc les valeurs des différentes observables nécessaires à la sélection des événements double bêta sans émission de neutrino et à la réjection des événements gammas. En premier lieu, il s’agit de réussir à identifier les différences portions d’une trace comme une seule et unique trace. Ensuite, il faut être capable de reconstituer le chemin parcouru par les électrons et d’attribuer le blob correspondant à leur arrêt dans le mélange gazeux. Ainsi, on obtient des traces pour lesquelles on extrait des observables utilisées pour séparer les événement double bêta. Chacune des observables présentées à ce jour par la collaboration PandaX-III dépend d’un paramètre particulier de la reconstruction :
• Le ratio énergétique entre les blobs identifiés au bout des traces : cette observable nécessite que la totalité de l’énergie au bout de chaque trace soit correctement reconstruite.
• Le ratio d’énergie de la trace de plus haute énergie, sur l'ensemble de l’énergie des traces secondaire : cette observable est particulièrement sensible à la capacité de la chaîne d’analyse à ne pas séparer une partie de l’énergie de la trace principale en une trace secondaire. • Le paramètre de Twist : Cette observable utilisant les angles entre les segments formés par les
hits de la trace nécessite que la position des hits en bout de trace soit aussi précise que possible pour fonctionner correctement.
• Le profil énergétique des traces : cette observable nécessite principalement la bonne reconnaissance du positionnement des blobs ainsi que l’établissement d’un parcours correct des hits sur la trace.
A partir de ces observables, on infère certaines situations qui conduiraient à obtenir des observables dégradées :
Impact des défauts des détecteurs Micromegas
109 | • Une coupure de la trace par une piste en deux traces distinctes
• Un blob affecté par une coupure importante.