Le syst`eme de trajectographie [75] est compos´e de plusieurs sous-d´etecteurs dont le d´etecteur de vertex d´ecrit dans la section pr´ec´edente, les stations TT (“Trigger Tracker”), T1, T2 et T3 illustr´ees sur la figure 2.5. Ce syst`eme reconstruit les traces individuelles des particules charg´ees, ce qui permet de d´eterminer directement l’impulsion `a partir de leur courbure dans le champ magn´etique de l’aimant dipolaire represent´e sur la figure 2.9 dont le volume interne n’est pas instrument´e contrairement `a la premi`ere version du d´etecteur. Ce dernier g´en`ere un champ magn´etique dont le module de la composante verticale atteint
Fig. 2.9 –L’aimant dipolaire de l’exp´erience LHCb. Le choix d’un aimant chaud a ´et´e pr´ef´er´e `
une valeur maximale de 1.1 T. De plus, il permet de relier la trace reconstruite avec les amas des calorim`etres permettant ainsi une mesure de l’´energie de chaque particule. Il relie ´egalement les traces reconstruites au centre des anneaux Cherenkov produits dans les d´etecteurs RICHs, permettant ainsi une identification des particules.
2.2.2.1 La station TT
L’objectif de cette station est double. Premi`erement, elle est utilis´ee dans le syst`eme de d´eclenchement de niveau 1 pour affecter `a chaque trace les informations concernant les impulsions transverses. Deuxi`emement elle est utilis´ee dans les analyses en diff´er´e pour reconstruire la trajectoire des particules de faible impulsion qui sont d´evi´ees en dehors de l’acceptance du d´etecteur par le champ magn´etique de l’aimant dipolaire et qui donc n’atteignent jamais les derni`ere stations (T1, T2, T3) `a la diff´erence des traces dites “longues”.
Cette premi`ere station se situe en amont de l’aimant et apr`es le premier d´etecteur `a effet Cherenkov. Elle couvre une surface rectangulaire d’environ 130 cm de haut et 160 cm de large perpendiculairement `a l’axe du faisceau. Elle est compos´ee de quatre plans de pistes de d´etection au silicium avec un pas entre les pistes de 183 µm. Ces quatre plans sont regroup´es par paire distantes de 30 cm comme l’illustre la figure 2.10. La premi`ere
3 0 33 22 11 13 2 33 22 11 12 1 T T a T T b
Fig. 2.10 –Vue longitudinale de la station TT, montrant le dispositif en sous couche (TTa et TTb). Les dimensions sont en cm.
paire TTa se trouve en z = 235 cm et la seconde en z = 262 cm. Sur le premier et le dernier plan, les pistes de d´etection au silicium sont dispos´ees verticalement (disposition x) alors que celles des deux plans interm´ediaires ont un dispositif dit st´er´eo dans lesquels les pistes sont inclin´ees de +5◦ (disposition u) et −5◦ (disposition v) respectivement. Cette disposition est illustr´ee sur la figure 2.11.
2.2.2.2 Les stations T1, T2 et T3
Ces trois stations compl`etent le trajectographe et se situent en aval de l’aimant di-polaire. Le flux de particules diminuant lorsque l’on s’´eloigne de la ligne de faisceau, les plans de d´etection de ces 3 stations se composent d’une partie interne et d’une partie
2.2. UN D´ETECTEUR POUR LA PHYSIQUE DU B : LHCB 43 12 0 .8 1 5 . 1 5 11 7 .1 1 4 3 . 7 7 .7 121 119 .68 1 5 4 . 6 4 1 3 3 . 5 8
Fig. 2.11 – Vue frontale de la premi`ere et la seconde couche de la station TT montrant la disposition des capteurs au silicium.
externe avec des granularit´e diff´erentes (cf figure 2.12). Ces stations pr´esentent une struc-ture identique `a celle de la station TT, c’est `a dire une strucstruc-ture (x,u,v,x).
Le trajectographe externe [78] est d´edi´e `a la d´etection de la position des traces,
Fig. 2.12 – Vue de face d’une station T montrant la disposition des parties interne et externe.
dans l’acceptance de l’exp´erience LHCb, qui ont un angle radial plus grand que 15 mrad. Compte tenu du fait que la densit´e de particules est mod´er´ee dans cette r´egion, la techno-logie pr´evue est celle des chambres `a d´erive `a gaz. Le gaz utilis´e est un m´elange compos´e de 75% d’argon, 15% de CF4 et 10% de CO2 qui a ´et´e choisi pour optimiser la vitesse de d´erive. Cette partie externe est compos´ee de cellules `a d´erive appel´ees “straw tubes”, avec une anode qui collecte le signal au milieu. Elles sont assembl´ees en modules de 34 cm de large. Une station est faite de 4 couches de ces modules.
Compte tenu de la densit´e ´elev´ee de traces aux faibles angles polaires, la technologie de chambres `a d´erives n’a pas pu ˆetre utilis´ee pour le trajectographe interne [79]. Un
d´etecteur sp´ecifique, bas´e sur des capteurs micropistes au silicium, a donc ´et´e d´evelopp´e. Chacune de ces stations est compos´ee de quatre couches de d´etection identiques`a la sta-tion TT et la partie externe et pr´esentant la mˆeme structure en (x,u,v,x). Dans cette
Fig. 2.13 – Sch´ema du trajectographe interne montrant le dispositif en x (`a gauche) et le dispositif en u (`a droite) pour la station T2. Les dimensions sont en cm.
r´egion, on attend un flux de particules charg´ees pouvant atteindre 5.105cm−2s−1, flux qui d´ecroit rapidement lorsque l’on s’´eloigne de l’axe du faisceau. Par cons´equent, la granu-larit´e du d´etecteur doit ˆetre capable d’´egaler ce flux de particules. Les trois stations se situent `a z = 770 cm (T1), 840 cm (T2) et 910 cm (T3). Soulignons le fait que la surface de d´etection de la partie interne ne repr´esente que 1.3% de la surface totale, mais que 20% des particules charg´ees produites lors des collisions et qui traversent l’ensemble du trajectographe, passent `a travers cette surface.