LE SPECTROMETRE Ω

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Submitted on 1 Jan 1970

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LE SPECTROMETRE Ω

P. Sonderegger

To cite this version:

P. Sonderegger. LE SPECTROMETREΩ. Journal de Physique Colloques, 1970, 31 (C5), pp.C5-116- C5-124. �10.1051/jphyscol:1970506�. �jpa-00213899�

LE SPECTROMETRE a P. Souderegger

Département de Physique des Particules Elémentaires, CEN-Saclay

Un grand détecteur magnétique à chambres à étincelles est en cons- truction au CER1I. Son programme de physique est en voie d'élaboration.

L'utilisation future de chambres proportionnelles ouvre de nouvelles perspectives.

A large detector based on a magnet and spark chambers is under construction at CERN. Its physics programme is being worked out. The future use of proportional chamber opens up new potentialities.

I - INTRODUCTION

Le spectromètre A correspond à l'in- tention des physiciens électroniciens du CERN de réaliser un instrument quasi-uni- versel, comparable en efficacité de détec- tion et en résolution à une grande chambre à bulles, mais très supérieur à celle-ci pour ce qui est du nombre d'événements qu'il permet d'accumuler.

Nous passerons très rapidement sur les caractéristiques techniques du spectromètre, qui doit être prêt pour la première expé- rience de physique avant le milieu 19T2, dans le Hall Ouest du PS. En revanche, et dans l'intention d'apporter quelques élé- ments nouveaux par rapport à l'excellente documentation existante [l] , nous décrirons plus longuement un premier programme de physique tel qu'il se dégage des nombreuses discussions qui ont eu lieu récemment, et nous dirons enfin quelques mots concernant les perspectives d'avenir à plus long terme.

II - CARACTERISTIQUES TECHNIQUES

La pièce maîtresse du spectromètre est un très grand aimant, représenté sur la figure 1, dont les dimensions extérieures sont de 8,5 * 8,5 * 5 m • Deux bobines supraconductrices créent un champ magnétique

de 18 - 20 kgs. Le diamètre des pièces polaires est de 3 m, leur éeartement de 2 m, 1'éeartement des bobines de 1,50 m.

L'aimant contient un détecteur, de dimen- sions 3,5 * 1,5 x 1,2 m3, et une cible, normalement à hydrogène liquide ou de protons polarisés, et logée à l'intérieur du milieu détecteur, afin d'assurer une acceptance géométrique voisine de hv pour les produits de réaction chargés. Dans une première phase, ce détecteur sera constitué de chambres à étincelles optiques, à plaques très minces perpendiculaires au faisceau et photographiées à travers une ouverture dans le pôle supérieur (figure 2 ) . Le spectro- mètre disposera de faisceaux de particules chargées entre 1 et 20 GeV/c, ainsi que d'un faisceau neutre.

Le spectromètre ainsi décrit est une extrapolation du spectromètre du groupe CERÎI-ETH-ICL, et bénéficie de toute l'ex- périence acquise en six années d'exploi- tation de ce dernier.

III - LES CHAMBRES A ETINCELLES OPTIQUES Les chambres optiques ont été choisies avant tout parce qu'à l'époque où il a fallu opter, c'était le seul système opérationnel en champ magnétique et eu présence de traces multiples. Actuellement

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1970506

PIECES POLAIRES DEMONTABLES LIGNE DE TRANSFERT D 'HELIUM RETOUR DU

BOBINES SUPRACONDUCTRICES

ENCEINTE A VIDE

-

L ' a i m a i l t 52

Champ : 18-20 k g s Volume u t i l e : 1 4 m 3 P o i d s : 1 4 0 0 t o n n e s

FILM 3 - w

OBJECTIF- -

-

1 ^{l ;.}

-

C IIAMP .BLE )

DIFFUSION

"BOBINES

PIECE POLAIRE

Vue l a t é r a l e d e l ' a i m a u t e t d e s 1 2 c h a m b r e s à é t i n c e l l e s o p t i q u e s d e 1 0 i n t e r v a l l e s c h a c u u e , q u i s o i i t d i s p o s é e s eii d v e i i t a i l a f i i l d ' ê t r e p h o t o g r a p h i é e s à t r a v e r s une o u v e r t u r e d a n s l e p ô l e s u p é r i e u r , a v e c uii miiiimum d e d i s t o r s i o n s o p t i q u e s ; d e u x v u e s s t é r é o s c o p i q u e s . L e s p l a q u e s d e s c h a m b r e s s o r i t c o n s t i t u é e s d e 2 f e u i l l e s d ' a l u m i n i u m d e 1 0 p c h a c u u e , t e n d u e s s u r un c a d r e .

P. SOMIEREGGER

p l u s i e u r s s y s t è m e s de chambres à l e c t u r e a u t o m a t i q u e s f o i l c t i o n u e i l t en champ magné- t i q u e ou s o n t e n v o i e d e r é a l i s a t i o n ; n o u s y r e v i e i i d r o n s . R e t e n o n s i c i que l e s cham- b r e s o p t i q u e s o n t uii c e r t a i n iiombre d ' a v a n - t a g e s c e r t a i n s :

- l a r e l a t i v e s i m p l i c i t é d e c o n s t r u c t i o n , l a f i a b i l i t é a u f o n c t i o n r i e m e n t ;

- une t r è s boiine a p p r o x i m a t i o n d e l a g é o m é t r i e 471 ( l a c i b l e p e u t ê t r e g l i s s é e à l ' i n t é r i e u r du d é t e c t e u r , à t r a v e r s uii t r o u p r a t i q u é d a n s l e s f e u i l l e s m i r i c e s ) ;

- uiie d e t i s i t é d ' i n f o r m a t i o i i s é l e v é e ( p e u d ' e s p a c e s m o r t s ) ;

- u n e t r è s bonne p r é c i s i o n : l a m e s u r e d ' u n e é t i n c e l l e doiiiie l a p o s i t i o n de l a t r a c e à +. 0 , 2 mm.

Avec un s y s t è m e d e 1 2 0 i i ~ t e r v a l l e s , uiie l o i l g u e u r d e r a d i a t i o i i Lo = 70 m ( c h a m b r e à b u l l e s à h y d r o g è n e : L = 1 0 m) e t l ' e r r e u r de mesure i n d i q u é e , on p r é v o i t uiie p r é c i s i o n moyenne d e mesure d e s

i m p u l s i o i i s d e 2 = + 0,3 % ( v o i r a u s s i l a

P

-

f i g u r e 4 a ) , b i e n m e i l l e u r e que c e l l e d e s chambres à b u l l e s e x i s t a u t e s e t c o m p a r a b l e à BEBC.

V o i c i d ' a u t r e p a r t l e s deux l i m i t a t i o n s p r i i i c i p a l e s de c e d é t e c t e u r :

- l e temps d e mémoire d e s chambres à é t i u c e l l e s é t a n t de 1 u s , l ' i n t e n s i t é t o t a l e du f a i s c e a u n e d e v r a i t p a s d é p a s s e r 5 0 0 000 p a r t i c u l e s p a r c y c l e ( d é v e r s e m e n t s u r 450 ms ) .

-

c i i i é m a t i q u e r e q u i e r t 1 s d e temps CDC 6600 p a r événement ( f i l t r e HPD non c o m p r i s ) .

(TOUS c e s c h i f f r e s a i n s i que c e u x q u i s u i v e i i t s ' e n t e n d e i i t , a u mieux, à un f a c t e u r 2 p r è s ) .

Dès l o r s , l a n é c e s s i t é d ' u n d é c l e n c h e - ment s e l e c t i f s ' i m p o s e . Le t a b l e a u 1, q u i e s t b a s é s u r c e s c h i f f r e s ( e t s u r une l o n g u e u r d e c i b l e à h y d r o g è n e d e 25 cm e t un f a c t e u r de s é c u r i t é d e 21, donne l e s p e r f o r m a n c e s du s y s t è m e en nombres d ' é v é - n e m e n t s p o u r d e u x v a l e u r s d e l a s e c t i o n e f f i c a c e c o r r e s p o n d a n t à l a p r o b a b i l i t é d e d é c l e n c h e r l ' a p p a r e i l adécl.

.

- TABLEAU 1

-

Dans l e p r e m i e r c a s , ' d é c l . = 20 mb, i l y a d é c l e n c h e m e n t à c h a q u e f o i s qu'une p a r t i c u l e i n t e r a g i t e t l e nombre t o t a l d e

c l i c h é s t o u t comme l e nombre d ' é v é n e m e n t s p a r u b a r n s o n t c e u x d ' u n e bonne e x p é r i e n c e d e chambre à b u l l e s . Un t e l e m p l o i de l ' a p p a r e i l n e s a u r a i t donc s e j u s t i f i e r , s a u f d a n s d e $ c a s e x c e p t i o n n e l s ( é t u d e s u r c i b l e p o l a r i s é e d e r é a c t i o n s à s e c t i o n e f f i c a c e é l e v é e ) .

r

En r e v a n c h e , un d i s p o s i t i f t r è s s é l e c - t i f - un d é c l e n c h e m e n t p o u r 1 0 0 0 i n t e r a c - t i o n s d a n s n o t r e deuxième exemple - p a r v i e n t e n c o r e à s a t u r e r l a c a m é r a s i l ' o n t r a v a i l l e a v e c d e s p i o n s o u d e s p r o t o n s , e t p e r m e t a l o r s d e m u l t i p l i e r p a r 1 0 0 0 l a s t a t i s t i q u e p o u r l e s r é a c t i o n s r a r e s é t u d i é e s , à c o n d i - t i o n t o u t e f o i s q u e l ' e f f i c a c i t é de d é t e c t i o n

E , q u i e s t e s s e n t i e l l e m e n t c e l l e du d i s - p o s i t i f de d é c l e n c h e m e n t , s o i t v o i s i n e d e 1 0 0

%.

.

F a i s c e a u x ⁰ d é c l . ⁺ C l i c h é s n i S P ( E V ~ ' p a r pb

C l i c h é s

E V ~ ' p a r ub

20 mb 20 ub

1 O 50 1 0 6 50

1 0 6 5 0 . 0 0 0 ~ ~

20.000 1 . 0 0 0 ~ ~

LE SPECTROMETRE f2

Mais i l n ' e s t n u l l e m e n t f a c i l e d t i n v e n - t e r d e s d i s p o s i t i f s d e d é c l e n c h e m e n t a y a n t à l a f o i s une bonne e f f i c a c i t é p o u r l e s p r o c e s s u s à é t u d i e r , e t une s é l e c t i v i t é é l e v é e , e t n e c o m p o r t a n t p a s l e r i s q u e d e b i a i s e t d e d é f a u t s f â c h e u x . V o i l a q u i e x p l i q u e p e u t - ê t r e l ' a c t i v i t é i n t e n s e de d i s c u s s i o n s e t d é b a t s p u b l i c s q u i accom- pagne l ' é l a b o r a t i o n d u programme e x p é r i - m e n t a l du s p e c t r o m è t r e Q. Nous a l l o n s p a s s e r en r e v u e q u e l q u e s - u n e s d e s i d é e s q u i o n t é t é a v a n c é e s j u s q u ' i c i , e t q u i p e r m e t t e n t d ' é b a u c h e r uii p o s s i b l e programme d e p h y s i q u e .

I V

-

" h a b i l l é " d e s p r i n c i p a u x d i s p o s i t i f s

d e d é c l e n c h e m e n t s i m p l e s p r o p o s é s j u s q u ' i c i .

Neutrons

1

F i g u r e 3

Hodoscopes d e s c i n t i l l a t e u r s H

Compteur Cerenkov à s e u i l C

D é t e c t e u r de p r o t o u s D é t e c t e u r d e n e u t r o u s

Chambres p r o p o r t i o n i i e l l e s C P

I V - 1 BARE?!!-2E-REC~L-LENTS

Un c o m p t e u r de p r o t o n s P , p r o p o s é p a r l e g r o u p e de B. FRENCH, e t un d é t e c t e u r de n e u t r o n s N , p r o p o s é p a r uiie c o l l a b o r a t i o n b r i t a n n i q u e , p e r m e t t e n t d ' i d e n t i f i e r l e s b a r y o n s émis e n t r e 4 5 O e t 60° (notamment p a r l e u r temps d e v o l ) e t d e d é c l e u c h e r l e s p e c t r o m è t r e eii s é l e c t i o i i i i a i i t uii domaiue d e masse maiiquaiite MM e t d e t r a i i s f e r t d ' i m p u l s i o i i t daiis l e s r é a c t i o i i s :

Les d e u x d é t e c t e u r s c o u v r e n t , à 8 GeV/c, l a r é g i o n d e s mésons R : 1 , k d MM $ 2 GeV/c 2 ,

p o u r 0 , l ,< It / ,< 0 , 5 ( ~ e v / c ) * . I l s oiit l e m é r i t e d ' ê t r e c o m p a t i b l e s , d e s o r t e que l e s mésoiis l o u r d s e t l e u r s d é s i i i t é g r a t i o i i s p e u v e i l t ê t r e é t u d i é s d a n s d i f f é r e i i t s é t a t s d e c h a r g e s i m u l t a i i é m e n t .

A . GRANT a p r o p o s é d ' u t i l i s e r l e comp- t e u r d e p r o t o i i s p o u r d é t e c t e r l e s

p r o d u i t s d a n s d e s c o u d i t i o n s c i n é m a t i q u e s s e m b l a b l e s , en s ' a s s u r a n t p a r l ' a b s e n c e de s i g i i a l d a n s uil c o m p t e u r a u x i l i a i r e l o n g e a n t l a c i b l e que l e p r o t o n n e p r o v i e n t p a s d i r e c t e m e n t d e l a c i b l e , mais d e l a d é s i n t é g r a t i o i l d t u i i h y p é r o n n e u t r e , d o n t i l e m p o r t e p r e s q u e t o u t e l a q u a d r i - i m p u l s i o n . On é t u d i e a i n s i l e s b o s o n s é t r a n g e s d a n s d e s r é a c t i o n s t e l l e s que :

On d i s p o s e a i n s i d ' u n e gamme c o m p l è t e de d é c l e n c h e m e n t s p o u r l ' é t u d e d e mésons l o u r d s p r o d u i t s p a r d e s f a i s c e a u x d e p i o n s , p e r m e t t a n t d ' o b t e n i r d e s s t a t i s t i q u e s beau- c o u p p l u s é l e v é e s qu'eu chambre à b u l l e s , e t d e s m e s u r e s b i e n p l u s c o m p l è t e s que d a n s l e s s p e c t r o m è t r e s à chambres à é t i n c e l l e s e x i s t a u t e s . Ces d i s p o s i t i f s ne s o n t g é n é r a - l e m e n t p a s a d a p t é s à l ' u t i l i s a t i o n d e

f a i s c e a u x d e K , eu r a i s o i i de l e u r e f f i c a c i t é r é d u i t e q u i e s t de l ' o r d r e d e E = 1 $ ( l e f a c t e u r p r i n c i p a l d ' i n e f f i c a c i t é é t a n t l a p r o b a b i l i t é d e p a s s e r e n t r e l e s b o b i n e s , d e 5 $ p o u r l e s p r o t o n s , 3 % p o u r l e s n e u t r o n s , s u i v i d e l ' i n a c c e s s i b i l i t é d e s

P. SONDEREGGER

p e t i t s t r a n s f e r t s d ' i m p u l s i o n , p o u r l e s q u e l s l a s e c t i o n e f f i c a c e e s t maximum, d e l ' e f f i - c a c i t é i n t r i i i s è q u e d e s c o m p t e u r s d e i i e u t r o o s ,

e t c .

..

Des a p p l i c a t i o i i s s p é c i a l e s s o n t t o u t e - f o i s p o s s i b l e s même a v e c d e s f a i s c e a u x d e K

.

en d é t e c t a n t e t m e s u r a n t l e s p a i r e s c r é é e s p a r l e s p h o t o n s d a n s d e s p l a q u e s de plomb g l i s s é e s e n t r e l e s d e r n i e r s modules de c h a m b r e s .

I l s ' a g i t i c i du p l u s s i m p l e p a r m i p l u s i e u r s t y p e s d e d é t e c t e u r s de y d o u t on p o u r r a d o t e r l e Q

.

IV-2 PARTICULE RAPIDE VERS L'AVANT ...

Un d i s p o s i t i f p e r m e t t a n t l ' i d e n t i f i c a - t i o i i e t l a m e s u r e eii a i i g l e e t i m p u l s i o t i d ' u n e p a r t i c u l e é m i s e v e r s l ' a v a n t a v e c une i m p u l s i o n é l e v é e , e s t p r o p o s é e p a r p l u s i e u r s g r o u p e s (CERN-ETH, S a c l a y , Orsay- E c o l e P o l y t e c h n i q u e , CERN-TC). La t r a j e c - t o i r e d e l a p a r t i c u l e e s t m e s u r é e "en l i g u e " p a r t r o i s p o i a t s d o n t deux s o n t d o n n é s p a r d e s chambres p r o p o r t i o i i i i e l l e s m u l t i - f i l C f , l e t r o i s i è m e é t a n t l e c e i i t r e d e l a c i b l e . Uiie l o g i q u e r a p i d e c a l c u l e l ' i m p u l s i o n ( à q u e l q u e s $ p r è s ) e t l a d i r e c t i o n de l a p a r t i c u l e e t l e s compare aux l i m i t e s i m p o s é e s p a r l ' e x p é r i e u c e , a v a i l t d e d é c l e i i c h e r l e s p e c t r o m è t r e . U i i g r a n d c o m p t e u r Cereiikov à s e u i l E p e r m e t l ' i d e n t i f i c a t i o i i d e l a p a r t i c u l e d a n s l a p l u p a r t d e s c a s . Ce d i s p o s i t i f a u n e e f f i - c a c i t é E v o i s i i i e d e 1 0 0 f s u r une gamme é t e n d u e d e q u a d r i t r a n s f e r t s ( e n t r e O e t 3 ( G ~ v / c ) p o u r d e s f a i s c e a u x d e 1 0 GeV/cj 2 t o u t eii a y a n t uiie s é l e c t i v i t é é l e v é e ; il e s t l a b a s e d'uiie s é r i e d ' e x p é r i e r i c e s .

En imposaiit q u ' i l s ' a g i s s e d ' u n p r o t o n , d ' i m p u l s i o n s u p é r i e u r e à l a m o i t i é d e c e l l e d u f a i s c e a u , on é t u d i e l e s p r o c e s s u s

d l E c h a n n e d e Baryons g é n é r a l i s é s , d o n t q u e l q u e s e x e m p l e s , o b t e n u s a v e c d e s f a i s - c e a u x de n + , s o n t :

La l i s t e comprend a u s s i b i e n l a d i f f u s i o n é l a s t i q u e ver.s l ' a r r i è r e q u ' u n e s é r i e d e r é a c t i o n s i n é l a s t i q u e s , l e b a r y o n émis v e r s l ' a v a n t p o u v a n t ê t r e un p r o t o n ou un h y p é r o n o u e n c o r e u n e r é s o n a n c e q u i s e d é s i n t è g r e e n un p r o t o n a v e c u n e f a i b l e v a l e u r d e Q

.

A . MULLER a s u g g é r é d e s é l e c t i o n n e r d e f a ç o n a n a l o g u e l e s a i i t i p r o t o u s e t d ' é t u d i e r a i n s i l a P r o d u c t i o n d l A n t i b a r y o n s . Un exemple e n e s t l a r é a c t i o n :

q u i donne a c c è s à d e s modes d e d é s i n t é - g r a t i o n s p e u h a b i t u e l s d e s mésons é t r a n g e s l o u r d s .

L a r e c h e r c h e d e s P i c s I n t e r d i t s c a r a c - t é r i s é s p a r un d o u b l e é c h a n g e d e c h a r g e p e u t s e f a i r e en u t i l i s a n t d e s f a i s c e a u x n é g a t i f s e t e n demandant d e s p a r t i c u l e s p o s i t i v e s , d e u a t u r e non s p é c i f i é e , e t d o n t l ' i m p u l s i o n d o i t ê t r e v o i s i n e d e c e l l e du f a i s c e a u . Avec d e s n - i n c i d e n t s on e n v i s a g e en p a r t i c u l i e r l e s r é a c t i o n s :

d o n t auculle r i ' s e u c o r e été m i s e e n é v i d e n c e a u d e l à d e 4 ~ e V / c .

P o u r t o u t e s l e s e x p é r i e n c e s c i t é e s , l ' u t i l i s a t i o n d u s p e c t r o m è t r e R o f f r e :

-

-

- u n e p r é c i s i o n s u f f i s a i l t e p o u r m o n t e r eii é n e r g i e j u s q u ' à 16-20 GeV ;

- l a p o s s i b i l i t é d ' u t i l i s e r uiie c i b l e p o l a r i s é e .

Uae e x p é r i e n c e q u i m e s u r e l e s a m p l i t u d e s d l h é l i c i t é d e d e u x r é a c t i o i i s p a r t i c u l i è r e - ment i n t é r e s s a n t e s e n vue d e s m o d è l e s iiivo- q u a n t l a d u a l i t é e t l e s c o u p u r e s d e Regge, r e l i é e s e n t r e e l l e s p a r l a s y m é t r i e d e c r o i s e m e n t :

e s t p r o p o s é e p a r B. SADOULET. L e s r é a c t i o n s a y a n t l i e u s u r c i b l e p o l a r i s é e , l a m e s u r e d e l a p o l a r i s a t i o n d u C + p e r m e t d ' a v o i r a c c è s a u x q u a n t i t é s d u t y p e A e t R

(Re f g * e t 1 ^f l 2 - l g I 2 , l e s q u a n t i t é s

l f I 2 ⁺ l g I 2 ^{e t I m f} g * a y a n t é t é m e s u r é e s s u r h y d r o g è i i e ) , a v e c d e s e r r e u r s d e 5 à 1 0 % p o u r p l u s i e u r s i n t e r v a l l e s eii t e t d e u x é n e r g i e s d i f f é r e n t e s . L e s c h a m b r e s p r o p o r t i o n u e l l e s s i g a e n t l e s p a r t i c u l e s s o r t a n t e s a y a i i t l a même c h a r g e e t s e n s i - b l e m e n t l a même i m p u l s i o n comme l e f a i s c e a u

i n c i d e n t , e t l ' i n f o r m a t i o n d u c o m p t e u r E e r e n k o v e s t e s s e a t i e l l e p o u r é v i t e r d e s d é c l e n c h e m e n t s t r o p f r é q u e n t s s u r l a d i f f u s i o n é l a s t i q u e d o n t l a s e c t i o n e f f i - c a c e e s t p l u s i e u r s c e n t a i n e s d e f o i s p l u s é l e v é e .

E u f i u , c e d i s p o s i t i f p o u r r a i t s e p r ê t e r à l ' é t u d e d e s phénomènes h a u t e m e u t i n é l a s t i q u e s d u t y p e d e c e u x q u i o n t é t é m i s e n é v i d e n c e à S t a n f o r d , m a i s où on u t i l i s e r a i t d e s h a d r o n s a u l i e u d e s é l e c t r o n s .

L e s mêmes c h a m b r e s p r o p o r t i o n n e l l e s , p l a c é e s a u v o i s i n a g e d e l a c i b l e , p e u v e n t ê t r e u t i l i s é e s p o u r c o q p t e r l e nombre t o t a l d e p a r t i c u l e s é m i s e s . Ce p r o c é d é q u i a é t é p r o p o s é e t m i s a u p o i n t p a r W. BEUSCH, p e u t ê t r e u t i l i s é p a r e x e m p l e p o u r l ' é t u d e d e l a r é a c t i o n :

q u i c o m p l è t e r a i t uile e x p é r i e n c e c i t é e p l u s h a u t , e t p o u r l a q u e l l e on d e m a n d e r a i t d e u x p a r t i c u l e s d a u s l a p r e m i è r e e t q u a t r e d a n s l a d e u x i è m e c h a m b r e , l a d é s i n t é g r a t i o n d u K 0 a y a n t e u l i e u e n t r e l l e s d e u x . On p e u t é g a l e m e n t c o m p l é t e r d ' a u t r e s s y s t è m e s d e d é c l e n c h e m e n t p a r u n e c o n d i t i o n s u r l a m u l t i p l i c i t é , a f i n d ' e n a m é l i o r e r l a s é l e c t i v i t é .

Un g r o u p e d e M i l a n p r o p o s e d ' a f f i n e r l e s é t u d e s s u r l a g r o d u c t i o i i c o h é r e n t e d e p a r t i c u l e s e n p l a ç a n t à l ' e n t r é e d e l ' a i - mant une c i b l e d e S i l i c i u m " v i v a i i t e " , d a n s l a q u e l l e oii m e s u r e l ' é n e r g i e d e r e c u l d u iioyau de S i , e t en d é c l e n c h a ~ i t l e s p e c t r o - m è t r e p o u r d e s m u l t i p l i c i t é s d e t r o i s p a r t i c u l e s e t p l u s , a f i n d ' é t u d i e r l a d i s s o c i a t i o n d i f f r a c t i v e d u p i o i i eu 3 o u 5 p i o n s :

IV-4 GRANDS ANGLES ---

I l e s t r e l a t i v e m e n t s i m p l e d e b o u c h e r un c ô n e v e r s l ' a v a n t , a i n s i q u e t o u t l ' h é m i - s p h è r e a r r i è r e , p a r d e s c o m p t e u r s c h a r g é s d e p l a q u e s d e p l o m b , e t d e n e d é c l e n c h e r l ' a p p a r e i l que l o r s q u ' i l n ' y a a u c u n s i g n a l d a n s c e s c o m p t e u r s , c ' e s t - à - d i r e p o u r l a p e t i t e m i n o r i t é d e s r é a c t i o n s non p é r i p h é - r i q u e s , q u i c o n t i e n t e n p a r t i c u l i e r l e s r é a c t i o n s à d e u x c o r p s é l a s t i q u e s e t i n é - l a s t i q u e s a u x e n v i r o n s d e 90' d a n s l e c e i i t r e d e m a s s e ( e n t r e 30' e t 1 7 0 ° c . m . ) .

I c i e n c o r e , on p e u t s ' a t t e n d r e à un g a i n i m p r e s s i o i i n a n t e n s t a t i s t i q u e s e t eii nombre d e r é a c t i o n s é t u d i é e s .

C e t t e e x p é r i e u c e 11's p a s é t é p r o p o s é e e u c o r e .

IV-5 EXPERIENCE DE FORMATION ...

C . DAUM a p r o p o s é u n e é t u d e d e 4 r é a c - t i o n s d e K- s u r c i b l e p o l a r i s é e :

d a n s l a r é g i o n d e s Y*

.

IV-6 DETECTEUR DE --- K+

Uu g r o u p e d e I m p e r i a 1 C o l l e g e é t u d i e un d é t e c t e u r d e K+ d e g r a n d e a c c e p t a i i c e

e t p o u v a n t ê t r e i n c o r p o r é d a n s l ' a i m a n t Q

L ' i d é e e s t t r è s s é d u i s a n t e , c a r uii t e l d é t e c t e u r p e r m e t t r a i t d ' a b o r d e r t o u t e uiie s é r i e d e r é a c t i o n s t e l l e s q u e :

a b o u t i s s a i i t à l ' é t u d e d u Cl- , c o u s i d é r é e p a r f o i s comme l ' e x p é r i e n c e f i p a r

e x c e l l e n c e . I l e s t t o u t e f o i s m a l a i s é d e f a i r e m i e u x q u e l e s c h a m b r e s à b u l l e s d a n s c e domaiiie; S v e c l e s f a i s c e a u x d e K- d u PB a c t u e l e t uiie e f f i c a c i t é d u d é t e c t e u r d e K+ q u i u e d é p a s s e r a p a s q u e l q u e s p o u r c e n t s , il s e r a d i f f i c i l e d ' a t t g i u d r e d e s s t a t i s t i q u e s é l e v é e s ; d ' a u t r e p a r t , b i e n d e s Bvéi~emerits s e r o n t d i f f i c i l e s à i n t e r - p r é t e r l o r s q u e l e s d é s i i i t é g r a t i o n s d e s h y p é r o n s a u r o n t l i e u à l ' i i i t é r i e u r d e l a c i b l e

.

Aucuiie e x p é r i e n c e c o u c e r n a n t l e s i i i t e r a c t i o l i s f a i b l e s u ' a é t é p r o p o s é e j u s q u ' à c e j o u r . L e s d é s i i i t é g r a t i o i i s l e p - t o n i q u e s d e s h y p é r o n s a i i i s i que l a p h y s i q u e d e s K s e m b l e i i t ê t r e l ' s p a i i a g e t a i i t ô t d e s g r a n d e s c h a m b r e s il b u l l e s , t a i i t ô t d ' a p p a -

r e i l l a g e s d ' é l e c t r o n i q u e a s t u c i e u x e t p e u e n c o m b r a n t s .

IV-8 FAISCEAU NEUTRE

La p l u p a r t d e s d i s p o s i t i f s d é c r i t s m é r i t e i i t d ' ê t r e u t i l i s é s é g a l e m e i i t daiis l e f a i s c e a u n e u t r e ( 8 5 à 9 5 % d e i i e u t r o i i s , 5 à 1 5 % d e K i , 0 , l à 1 % d ' a n t i i ~ e u t r o u s ) , p r o p o s é p a r l e g r o u p e d e K a r l s r u h e , a f i n d ' é t u d i e r uiie gamme d e r é a c t i o i i s i n d u i t e s p a r l e s K i , l e s i i e u t r o i i s e t p a r f o i s &me l e s a n t i i i e u t r o i i s .

En c o i l c l u s i o n , e t m a l g r é d e s l a c u t i e s p a r f o i s v a s t e s , n o u s n o u s t r o u v o u s eu f a c e d ' u u e boiiiie d i z a i u e d ' e x p é r i e n c e s , d o u t c e r t a i r i e s à r e f a i r e d a n s l e f a i s c e a u n e u t r e , que l e s p e c t r o m è t r e Q p e r m e t t r a d e meiier à b i e i i d a n s d e s c o i i d i t i o u s m e i l l e u r e s que t o u t a u t r e a p p a r e i l . C e c i n e v a p a s s a n s p o s e r un p r o b l è m e d e g e s t i o n , d ' a u t a i i t p l u s q u t o n s o u h a i t e r a i t t i r e r p r o f i t d ' u n a v a u - t a g e u n i q u e . On s a i t que l a m e i l l e u r e m a n i è r e d e meaer à b i e n u n e e x p é r i e n c e d ' é l e c t r o n i q u e c o n s i s t e à l a f a i r e , e n s u i t e à e n a n a l y s e r l e s d o n n é e s p r i s e s e t p a r v o i e d e c o n s é q u e i i c e l a c o m p r e n d r e , e t e n f i n l a f a i r e u n e s e c o n d e f o i s , d a n s u n e v e r s i o n o p t i m i s é e . Dans l a p r a t i q u e , c e c i e s t e n g é n é r a l i m p o s s i b l e , e t p o s s i b l e i c i g r â c e à l a p é r é n u i t é d u s p e c t r o m è t r e Q , m a i s à l a c o u d i t i o i i que l a p h a s e d e p r o d u c t i o n d ' u n e e x p é r i e n c e n e d u r e , e n r è g l e g é n é r a l e , que d e u x s e m a i n e s .

V - PERSPECTIVES A LONG TERME

Les p r o g r è s r a p i d e s r é a l i s é s a c t u e l l e - meiit daiis l e s t e c h i i i q u e s d e s d é t e c t e u r s à l e c t u r e a u t o m a t i q u e eii champ m a g n é t i q u e

( v i d i c o n , l e c t u r e à d i o d e s , l e c t u r e à c o i i d e i i s a t e u r s , chambres p r o p o r t i o i i i i e l l e s m u l t i f i l ) a u t o r i s e l i t à e n v i s a g e r uii d é t e c - t e u r q u i p o u r r a i t r e m p l a c e r l e s chambres o p t i q u e s du s p e c t r o m è t r e 0 a p r è s q u e l q u e s a n n é e s , e t q u i d e v r a i t a v o i r d e s c a r a c t é - r i s t i q u e s f a v o r a b l e s a u t r e s que c e l l e d e s e p a s s e r du f i l m e t d u HPD.

I l e s t d ' a u t r e p a r t f o r t p o s s i b l e qu'un f a i s c e a u de p r o t o n s d e p l u s i e u r s c e n t a i n e s de GeV d e s s e r v e l e H a l l O u e s t daiis uii a v e n i r p r é v i s i b l e . C e c i soumet l e c h o i x du f u t u r d é t e c t e u r à d e u x i i o u v e l l e s e x i g e n c e s :

-

- uu temps d e mémoire t r è s c o u r t , l u i p e r m e t t a n t d e s u p p o r t e r d e s i n t e n s i t é s d e f a i s c e a u x é l e v é e s . On v o u d r a e n e f f e t p o u r s u i v r e à p l u s h a u t e é n e r g i e l e t y p e d e p h y s i q u e a u q u e l l e s p e c t r o m è t r e 0

s e p r ê t e s u r t o u t : l a m e s u r e c o m p l è t e d e s r é a c t i o n s i n é l a s t i q u e s à d e u x o u t r o i s c o r p s . O r l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s de c e s p r o c e s s u s d é c r o i s s e n t e u g é n é r a l r a p i d e m e n t l o r s q u e l ' é n e r g i e a u g m e n t e , e t c e i i ' e s t e u f a i t q u ' e n e m p l o y a n t d e s f a i s c e a u x b e a u c o u p p l u s i n t e n s e s q u ' o n p o u r r a o b t e i i i r d e s s t a t i s t i q u e s compara- b l e s à c e l l e s qu'on a ( o u a u r a ) aux é n e r g i e s a c t u e l l e s .

La s e u l e t e c h n i q u e r é p o u d a i i t à c e deuxième c r i t è r e e s t c e l l e d e s chambres p r o p o r t i o i i i i e l l e s à f i l s ( c h a m b r e s C h a r p a k ) doiit l a r é s o l u t i o n eii temps e s t d e 30 à 50 u s . Ces chambres o n t d ' a u t r e s c a r a c t é r i s - t i q u e s t r è s i i l t é r e s s a i l t e s , d o n t un t e m p s m o r t t r è s c o u r t q u i s e r é d u i t en f a i t a u t e m p s d e l e c t u r e , e t d e u x i i i c o n v é n i e i i t s m a j e u r s : l e u r p r i x é l e v é , m a i s d o n t on p e n s e q u ' i l d i m i i i u e r a p r o g r e s s i v e m e u t , e t l e u r r é s o l u t i o i i s p a t i a l e , d o n t ou n e p e n s e

p a s q u ' e l l e d e s c e i i d r a eii d e s s o u s d e a g 2 0 , 7 m m , e t q u i s e m b l e donc ê t r e en c o u t r a d i c t i o n a v e c l e p r e m i e r c r i t è r e .

En e f f e t , l e champ m a g n é t i q u e n e p o u v a n t g u è r e d é p a s s e r 20 k g s p a r c o n s t r u c t i o n , l a p r é c i s i o n s u r l e s i m p u l s i o n s s e r a i i i f é r i e u r e d ' u n f a c t e u r 2 à 3 b c e l l e d e s chambres o p t i q u e s p o u r u n e g é o m é t r i e i d e n t i q u e

( f i g u r e 4 ) . Mais c e c i e s t t o u t à f a i t

., ,100

R ^{avec 50}

chambres

- 0.5

F i g u r e 4

P r é c i s i o n d e mesure d e s i m p u l s i o n s p o u r B = 1 8 k g s e t p o u r d e s p a r t i c u l e s é m i s e s à 0' e t m e s u r é e s , a u d e l à de 4 GeV/c, eu 1 0 0 p o i n t s s u r une l o n g u e u r d e 3 m.

On i n d i q u e en p o i u t i l l é l e s deux s o u r c e s d ' e r r e u r s : c e l l e s p r o v e n a n t d e l a d i f f u s i o n m u l t i p l e p o u r l a l o n g u e u r d e r a d i a t i o n Lo du m i l i e u , e t c e l l e s d u e s à l a p r é c i s i o n d e mesure s p a t i a l e a p o u r :

Y

a ) l e s chambres à é t i n c e l l e s o p t i q u e s q u i s o n t e n c o n s t r u c t i o n , e t

b ) un p o s s i b l e p r o j e t b a s é s u r d e s chambres p r o p o r t i o n n e l l e s ( C h a r p a k ) d a n s l a même d i s p o s i t i o n g é o m é t r i q u e ( p o i n t i l l é g r a s ) , e t c o m p l é t é p a r d e s chambres en a v a l d e l ' a i m a n t ( t r a i t p l e i n ) .

t o l é r a b l e p o u r l e s p a r t i c u l e s l e n t e s , e t p e u t a i s é m e n t ê t r e a m é l i o r é p o u r l e s p a r t i - c u l e s de h a u t e i m p u l s i o ~ ~ en m e s u r a n t l e u r t r a j e c t o i r e à l a s o r t i e de l ' a i m a n t , à l ' a i d e d ' u n e s é r i e d e c h a m b r e s p r o p o r t i o i l n e l l e s de d i m e n s i o n s s e m b l a b l e s à c e l l e s l o g é e s d a n s l ' a i m a n t

.

p r é c i s i o n t r è s g r a n d e à l ' a i d e d ' u n d i s p o s i t i f

P. SONDEREGGER

s p é c i a l , l a r é s o l u t i o n i i ' e s t à n o u v e a u l i m i - t é e q u e p a r l a d i f f u s i o i i m u l t i p l e e t p e u t a t t e i n d r e 1,s ^{O / , ,} , v o i r e 1 , 3 ( l a c o u r b e d e 1s f i g u r e kb é t a u t s u s c e p t i b l e d e p e t i t e s a m é l i o r a t i o n s ) , e t on p o u r r a a l o r s m e s u r e r l e s p a r t i c u l e s d e 1 0 0 GeV/c 3 une masse d e p i o n s p r è s . P o u r t r a v a i l l e r à d e s é n e r g i e s e n c o r e p l u s é l e v é e s , l ' a d j o n c - t i o n d ' u n d e u x i è m e a i m a n t p o u r l ' a n a l y s e d e s p a r t i c u l e s s e c o n d a i r e s t r è s é n e r g i q u e s s ' i m p o s e r a i t .

Voyotis m a i i i t e i i a i l t , a u t a b l e a u I I , l e s s t a t i s t i q u e s d l é v é r i e m e i i t s qu'un d é t e c t e u r d e c e t y p e p e r m e t t r a d ' a t t e i n d r e . L e s con- d i t i o u s s o n t l e s mêmes que p o u r l e t a b l e a u 1, s a u f que n o u s a v o n s s u p p o s é , un p e u a r b i t r a i r e m e l i t , un iîombre t o t a l d e 1 0 0 événemeiits p a r c y c l e d ' a c c é l é r a t e u r e n r e - g i s t r é s , uii t e m p s d e mémoire de 50 n s , , e t , p o u r d e s e x p é r i e i l c e s d e K- + ou 5 à d é c l e i i - c h e m e n t s é l e c t i f , d e s f a i s c e a u x d i x f o i s p l u s i n t e r i s e s q u e c e u x d u PS a c t u e l .

T a b l e a u I I

I l a p p a r a î t que même un f o n c t i o n i i e m e n t lion d é c l e n c h é a c q u i e r t d e l ' i n t é r ê t , qu'uii d é c l e n c h e m e n t s é l e c t i f ( r é a l i s é p a r d e s s c i n t i l l a t e u r s , o u p a r uii c a l c u l r a p i d e , a v a n t l a m i s e e n mémoire d e l ' é v é n e m e i i t , à p a r t i r d e s i u f o r m a t i o i i s d'un iiombre r é d u i t d e s c h a m b r e s ) p e r m e t d ' a b o r d e r l ' é t u d e d e p r o c e s s u s d o n t l e s s e c t i o n s e f f i c a c e s s o i i t i n f é r i e u r e s a u n a n o b a r n , e t que s e u l e s d e s c a l c u l a t r i c e s u l t r a p u i s s a n t e s e t d e s p r o - grammes t r è s r a p i d e s s a u r o n t a b s o r b e r uu t e l f l o t d l i n f o r m a t i o n s .

F a i s c e a u x

EII c o i i c l u s i o r i , l e s p e c t r o m è t r e 0 ,

b i e n que non u n i v e r s e l ( z o n e d ' i n t e r a c t i o n i n v i s i b l e , i d e n t i f i c a t i o n d e s p a r t i c u l e s c h a r g é e s e t d é t e c t i o n d e s n e u t r e s commode m a i s l i m i t é e à d e s a n g l e s s o l i d e s r e s t r e i n t s ) p e r m e t t r a d è s s a p h a s e o p t i q u e d ' é t u d i e r l e s s e c t i o i i s e f f i c a c e s e t p o l a r i s a t i o t i s d e s r é a c t i o n s i n é l a s t i q u e s " q u a s i - 2 - c o r p s "

d a n s d e s c o i i d i t i o n s d e p r é c i s i o n c i n é m a t i q u e e t s u r t o u t s t a t i s t i q u e s e x t r ê m e m e n t a t t r a - y a u t e s . Des a m é l i o r a t i o n s f u t u r e s q u i e n r e c u l e r o n t l e s l i m i t e s a u x é n e r g i e s t r è s é l e v é e s e t a u x s e c t i o n s e f f i c a c e s t r è s b a s s e s , a p p a r a i s s e n t d è s m a i n t e i i a n t comme r é a l i s t e s .

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