Le syst`eme de d´eclenchement de STAR

Compte tenu de la fr´equence de croisement des faisceaux (10 kHz) du RHIC, et du taux de lecture limit´e de STAR (de l’ordre du Hertz), les ´ev´enements `a en-registrer doivent ˆetre s´electionn´es en ligne en fonction des besoins en terme de type d’´evenements int´eressant, retenu pour la p´eriode de prise de donn´ees au ni-veau des ph´enom`enes physiques `a ´etudier. C’est l `a qu’entre en jeu le syst`eme de d´eclenchement de STAR, qui dans sa configuration de l’ann´ee 2000 ´etait bas´e sur deux sous-syst`emes, les ZDCs et le CTB. D’une part, pour pouvoir d´eterminer l’´evolution des diverses observables en fonction de la centralit´e de la collision, le syst`eme de d´eclenchement doit pouvoir fournir un set d’´ev´enements MinBias.

5.2.3 LE SYSTEME DE D` ECLENCHEMENT DE´ STAR 61

D’autre part, comme la formation du QGP n’est attendue que dans les collisions `a petits param`etres d’impact, il est imp´eratif d’avoir la possibilit´e de s´electionner seulement ce genre de collisions, d’ailleurs minoritaires, appel´ees ´ev´enements cen-traux.

5.2.3.1 Les ZDCs

Deux calorim`etres hadroniques `a z´ero degr´e ou ZDC, sont plac´es le long de l’axe du faisceau `a environ 18 m en amont et en aval du centre de la TPC. Les ZDCs ont une faible acceptance  2mrad et d´etectent les neutrons spectateurs de la col-lision, i.e. ceux ´emis par les fragments des noyaux ne participant pas `a la collision. Contrairement `a ce qui se passe dans les exp´eriences sur cible fixe, en mode col-lisionneur, la trajectoire des protons spectateurs est d´evi´ee par les mˆemes dipoles qui servent `a courber le faisceau. Par cons´equent, seuls les neutrons peuvent donc

ˆetre d´etect´es par les ZDCs.

5.2.3.2 Le CTB

Le CTB est constitu´e par 240 lattes de scintillateurs arrang´ees de forme cylin-drique et entourant la totalit´e de la TPC `a environ2m de l’axe des faisceaux sur une longueur de  4m. Le CTB mesure la multiplicit´e des particules charg´ees ´emises dans le domaine 1 < <1 pour une collision ayant lieu au centre de la TPC. La couverture en angle azimutal est totale.

Comme la multiplicit´e d’un ´ev´enement est, au premier ordre, inversement pro-portionnelle au param`etre d’impact b de la collision, l’intensit´e du signal total me-sur´e par le CTB fournit une mesure de la centralit´e de la collision.

5.2.3.3 La logique du syst `eme de d ´eclenchement

Pour l’ann´ee 2000, les deux types de d´eclenchement utilis´es par STAR ´etaient dits de niveau 0. Le syst`eme de d´eclenchement de niveau 0 dans STAR n’utilise que les informations provenant des deux ZDCs, du CTB, ainsi que de l’horloge interne du RHIC d´eterminant la position des paquets d’ions dans les anneaux . La d´ecision sur la pertinence d’une collision doit ˆetre faite pendant l’intervalle de temps s´eparant deux croisements de paquets qui est de 110 ns, puis transmise au reste de l’´electronique du syst`eme de d´eclenchement en moins de 200 ns apr`es la collision.

62 5.2 L’EXPERIENCE´ STAR

La s´election des ´ev´enements MinBias, est r´ealis´ee par un d´eclenchement quand il y a co¨ıncidence des signaux, au dessus du seuil, mesur´es par les deux ZDCs et provenant du mˆeme croisement de paquets d’ions. Le seuil dans les ZDCs ´etait r´egl´e de fac¸on `a pouvoir d´etecter des neutrons spectateurs individuels.

La figure 5.6 (a) montre la corr´elation entre la somme des signaux mesur´es par les deux ZDCs et la multiplicit´e mesur´ee par le CTB, pour une s´election d’´ev´enements

`a biais minimum, d´ecrite pr´ec´edemment. Nous pouvons observer que plus la mul-tiplicit´e de la collision mesur´ee par le CTB est ´elev´ee, plus le nombre de neutrons spectateurs mesur´e par les ZDCs est faible. Cependant, pour des faibles multipli-cit´es, donc pour des collisions `a grand param`etre d’impact o `u les fragments specta-teurs sont plus stables, la dissociation des neutrons est moins importante et donc le signal mesur´e par les ZDCs est ´egalement faible.

Pour pouvoir obtenir une distribution d’´ev´enements centraux, c’est- `a-dire `a faible param`etre d’impact, en plus de la co¨ıncidence des signaux dans les ZDCs, un seuil minimum est appliqu´e sur la multiplicit´e mesur´ee par le CTB. Le seuil a ´et´e r´egl´e de fac¸on `a s´electionner 15%des plus hautes multiplicit´es mesur´ees par le CTB.

La figure 5.6 (b) montre `a nouveau la somme des signaux mesur´es par les deux ZDCs en fonction de la multiplicit´e mesur´ee par le CTB, cette fois pour la s´election d’´ev´enements centraux.

Pendant le temps de d´erive des ´electrons dans la TPC, qui est de 40 s, le syst`eme de d´eclenchement de niveau 1, peut encore d´ecider de garder ou rejeter l’´ev´enement. Par exemple, la d´ecision pourrait ˆetre prise en fonction de la posi-tion du vertex primaire d´etermin´ee par la diff´erence de temps entre les signaux d´etect´es par les ZDCs. Ceci permettrait de rejeter des interactions faisceau-gaz ou des collisions ayant lieu en dehors de la zone couverte par la TPC.

Le temps de digitalisation des donn´ees de la TPC, qui est de 8ms peut encore ˆetre utilis´e pour rejeter des ´ev´enements, par le syst`eme de d´eclenchement de ni-veau 2, bas´e sur des algorithmes plus sophistiqu´es.

Finalement, STAR poss`ede un syst`eme de d´eclenchement de niveau 3 capable de prendre des d´ecisions dans les 10ms suivant la collision. Pendant ce temps, une reconstruction des traces en temps r´eel peut ˆetre faite, et utilis´e pour obtenir la position pr´ecise du vertex primaire ou encore d´eterminer la pr´esence ou non de particules `a tr`es haute impulsion transverse.

5.2.3 LE SYSTEME DE D` ECLENCHEMENT DE´ STAR 63 0 20 40 60 80 100 120 140

CTB counts (arb. units)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

ZDC counts (arb. units)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140

CTB counts (arb. units)

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000

ZDC counts (arb. units)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

FIG. 5.6 – Signal mesur´e par les ZDCs en fonction de celui mesur´e par le CTB, pour (a) une s´election d’´ev´enements MinBias et pour (b) une s´election d’´ev´enements centraux.

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