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LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES

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HAL Id: jpa-00213674

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Submitted on 1 Jan 1969

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LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES

M. Bloch

To cite this version:

M. Bloch. LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES. Journal de

Physique Colloques, 1969, 30 (C2), pp.C2-70-C2-77. �10.1051/jphyscol:1969210�. �jpa-00213674�

(2)

JOURNAL

DE

PHYSIQUE

Colloque C 2, supplément au no 5-6, Tome 30, Mai-Juin 1969, page C 2 - 70

LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES

M. BLOCH Collège de France

Résumé. - L'analyse des expériences effectuées à l'aide de la chambre à bulles exige, pour cer- taines d'entre elles, des appareils de mesure de clichés qui soient très précis, qui permettent une mesure de l'ionisation des traces et qui possèdent également une grande capacité de production.

Le système HPD du Collège de France est décrit et ses performances analysées après une utili- sation de plus d'un an pour diverses expériences de physique.

Abstract. - The data analysis of bubble-chamber experiments requires, for some of them, measuring devices which combine high precision, ionization measurement capability and high yield. The College de France HPD system has now anaiysed several experiments for more than a year. The system described and its performance discussed.

Introduction. - Dans quelques rares laboratoires disséminés de par le monde, d'énormes machines très complexes et très coûteuses produisent des faisceaux de particules de haute énergie. Ces particules sont elles-mêmes envoyées sur des instruments très perfec- tionnés où elles interagissent avec la matière en livrant une grande quantité d'informations à l'observateur physicien. Parmi ces instruments, la chambre à bulles, et plus particulièrement la chambre à bulles à hydro- gène, a joué et joue encore un rôle éminent. Plusieurs millions de photographies par an sont ainsi produites sur lesquelles s'inscrivent les trajectoires des particules chargées produites dans les réactions nucléaires sélectionnées par l'expérimentateur. Le problème de l'extraction, de l'analyse et de l'interprétation de cette masse de données constitue depuis environ dix ans un des problèmes clés de cette branche de la physique des hautes énergies.

En particulier, étant donné que les photographies de chambres à bulles sont produites au rythme d'une photographie (ou plutôt de plusieurs photographies stéréoscopiques) toutes les deux ou trois secondes, comment mesurer ces clichés sans perdre de i'infor- mation, c'est-à-dire en conservant toute la précision de la chambre ? C'est ce qui fait l'objet de cet exposé.

Celui-ci sera divisé en quatre parties. Dans la première nous décrirons brièvement comment est obtenue la physique en provenance d'une expérience

6

chambre à bulles B. C'est en effet cette physique qui imposera au constructeur les spécifications de l'appa- reil de mesure des clichés. Dans une deuxième partie, nous nous attacherons plus particulièrement à la description d'un des instruments utilisés à l'heure

actuelle, le « HPD » (Hough-Powell Device, du nom de ses inventeurs) et plus spécifiquement encore, le système HPD en fonctionnement au Collège de France. Puis nous parlerons des performances de cet appareil et des limitations expérimentales qui en découlent. Enfin nous terminerons par quelques considérations sur l'avenir de cette branche de l'instru- mentation de la Physique des Particules.

I. Spécifications imposées par la physique

(t

Chambre à bulles ». - Certaines spécifications sont données par la chambre à bulles en tant qu'instrument. Ce sont, par exemple, le format du film, la disposition de la

<(

data box » contenant les informations permettant le

repérage d'un événement donné, la taille des images de bulles sur le film, la densité des bulles le long des traces.

D'autre part, un des avantages essentiels de la chambre à bulles est la possibilité de localiser avec précision la trajectoire d'une particule chargée. La précision est de i'ordre de 50 pm dans la chambre, moins de 5 pm sur le film. Il faut donc que l'instrument de mesure ne dégrade pas cette information et ceci est une spécification très sévère.

Mais c'est probablement la capacité de production de l'appareil qui représente la propriété la plus inté- ressante pour le physicien. Pour bien comprendre cela il nous faut parler un peu de la physique qui est faite avec la chambre à bulles.

11 n'y a pas d'instrument universel et la chambre à bulles à hydrogène trouve une concurrence de plus en plus vive dans le domaine de la physique des interac- tions faibles et électromagnétiques. On ne peut pas,

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1969210

(3)

LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS D E CHAMBRES A BULLES C 2 - 7 1 en effet, sélectionner une catégorie d'interactions sur

laquelle on concentre son effort car on ne peut pas déclencher la détente d'une chambre à bulles, tout au plus peut-on ne pas déclencher le flash. De plus si on veut avoir une bonne visibilité de l'événement on doit se limiter à une dizaine de traces incidentes si celles-ci sont chargées. L'étude des interactions très rares est donc pratiquement impossible.

Par contre dans le domaine des interactions fortes, sauf dans le cas des topologies les plus simples (diffu- sion élastique ou quasi-élastique), la chambre à bulles à hydrogène occupe encore une place de choix. Dans ce domaine, tout est compliqué, il y a production abondante de résonances qu'on ne peut déceler qu'après des mesures précises. Une sélection instantanée serait très difficile. II faut donc souvent tout mesurer avant de faire son choix. On a pu dire que la chambre à bulles est déclenchée par un ordinateur, ce qui suppose, bien entendu, qu'on ait pu fournir à cet ordinateur toutes les données permettant ce « déclenchement ».

On peut dire ainsi qu'il est souvent difficile de choisir, avant la mesure, une topologie plus intéressante apriori qu'une autre. Moralité : de plus en plus, l'expé- rimentateur doit mesurer pratiquement un événement par photographie, ce qui conduit à des spécifications très sévères sur la capacité de production de l'appareil de mesure.

Pour préciser un petit peu plus l'aspect industriel de cette physique, examinons l'organisation générale

d'une expérience (Fig. 1). Celle-ci peut se décomposer en trois phases. La première part de l'idée d'une expérience et de son exécution auprès de l'accélérateur.

spécifiques Publications

FIG. 1. - Organisation générale d'une expérience « chambre à bulles

1).

Elle met en jeu de l'équipement lourd (accélérateur, faisceau, chambre à bulles) et se termine au bout d'un temps de l'ordre d'un an par l'obtention d'un nombre de clichés qui dépasse le plus souvent 100 000. Un cliché typique est donné par la figure 2.

FIG. 2. - Un cliché de chambre à bulles : antiprotons s'arrêtant dans une chambre à bulles à hydrogène.

(4)

C 2 - 72 M. BLOCH Dans une deuxième phase, l'équipe de physiciens

détentrice de ces clichés se préoccupe d'obtenir une information plus facile à manier pour répondre à la question posée par l'expérience. Pour cela il faut sélec- tionner visuellement un type d'événement (dépouille- ment des photographies sur des tables spéciales), mesurer les événements ainsi sélectionnés puis traiter ces mesures par des programmes dans un centre de calcul. On obtient finalement les valeurs (dans l'espace) des impulsions de toutes les traces chargées de la réaction étudiée, les erreurs sur ces impulsions, l'iden- tification des particules en utilisant soit l'aspect des traces (ionisation), soit les lois de conservations dyna- miques et enfin, s'il y a plusieurs hypothèses en accord avec les mesures d'un événement, les probabilités relatives de ces hypothèses.

Ces informations sont, en général, enregistrées sur bandes magnétiques, les DST (data summary tape), et sont le résultat de cette deuxième phase de l'expé- rience. Là aussi, en général, plus d'un an se sera écoulé pour achever cette partie du travail.

La troisième phase est souvent considérée (à tort) comme la seule ayant de l'intérêt pour un physicien.

II s'agit maintenant, à I'aide de l'information contenue sur DST, de trouver la réponse à la question que I'on s'était posée (test d'invariance, détermination du spin d'une résonance, etc.). Ce travail utilise en général un centre de calcul bien équipé et peut donner lieu à des analyses mathématiques très poussées. Les résul- tats expérimentaux sont mis sous une forme permettant une interprétation physique, par exemple sous forme de diagramme de Dalitz (Fig. 3).

Examinons maintenant le long cheminement de l'information depuis l'idée originale du physicien jusqu'à la publication du résultat. II est clair que le résultat est déjà présent, en puissance, à la fin de la première phase. La nature a déjà livré ses secrets sur les photographies produites par la chambre à bulles.

Mais l'information que l'on désire et qui sera publiée - c'est par exemple la détermination d'un seul nom- bre, le spin d'une résonance avec une indication chiffrée de la confiance que I'on peut accorder au résultat - est noyée dans une grande quantité de données. Le long processus de son extraction est facilité par un certain nombre de mémorisa- tions intermédiaires. Le film photographique constitue cette première mémoire sur laquelle on peut revenir si de nouvelles idées apparaissent ou si de nouveaux moyens (instruments de mesure plus efficaces, ordina- teurs plus puissants) permettent l'extraction d'autres résultats jusque-là enfouis sans espoir au sein de cette

« mémoire P.

FIG. 3. - Diagramme de Dalitz de la réaction

Au cours de l'analyse, l'information cherchée, de plus en plus purifiée et résumée, est stockée sur cartes per- forées ou sur bandes magnétiques. Les DST sont le support de mémoire terminant la deuxième phase de l'analyse. Enfin on peut considérer, dans cette perspec- tive, la publication comme étant le support final de l'information extraite par l'équipe de physiciens.

Ces mémorisations intermédiaires constituent, pour la physique « chambre à bulles » un avantage incon- testable parce que la réussite globale de l'expérience ne dépend plus du bon fonctionnement simultané de l'ensenible des instruments du système. II est vrai qu'à chaque étape, un grand nombre d'éléments doivent impérativement fonctionner en même temps. Par exem- ple, l'accélérateur, les éléments du faisceau, la chambre à bulles, doivent être prêts en même temps, de même, tous les éléments du centre de calcul lors du passage d'un programme de reconstitution géométrique. Mais l'échec momentané d'une des phases du système n'im- plique pas l'échec de l'ensemble, elle retarde l'obten- tion des résultats.

Toutefois il ne faut pas croire qu'un retard n'a que

peu de conséquences. La compétition est vive dans le

domaine de la physique des hautes énergies, Ies idées

se périment vite. De plus, le temps de réponse dans les

meilleures conditions atteint déjà la limite du suppor-

table. On ne fait pas l'expérience si la mesure des

événements doit prendre plusieurs années.

(5)

LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES C 2 - 7 3

En résumé, la physique chambre à bulles >> impose constitue la source principale des mesures automati-

à l'appareil de mesure des clichés un certain nombre ques dans notre pays.

de spécifications. La plus importante, celle qui ouvre Tout d'abord il faut noter que la mesure automatique à cette physique un domaine nouveau, est la capacité ne met pas seulement en jeu un appareil mais a besoin de production de l'instrument. La physique des inter- d'une organisation assez complexe qui est schématisée actions fortes demande une production de centaines sur la figure 4. On distingue trois phases dans l'analyse de milliers de mesures par an si on ne veut pas se res- des clichés.

treindre aux modes rares d'interaction (production de particules étranges par exemple). Cette spécification a un caractère industriel car il ne faut pas que le coût de l'appareil et le personnel qui lui est attaché soient disproportionnés à l'effort consenti dans les autres phases de l'analyse.

En plus, la mesure ne doit pas introduire de dégra- dations abusives de I'information. Une précision de l'ordre de quelques microns sur le film est nécessaire.

Enfin une mesure de l'ionisation des traces peut être fondamentale pour le succès de certaines expériences.

Nous verrons au chapitre III dans quelle mesure ces spécifications ont pu être tenues par les appareils de mesures automatiques en service aujourd'hui.

II. Un appareil de mesures automatiques. Le sys- tème HPD. - Les premiers projets d'appareils de

,

mesures automatiques ont vu le jour, il y a déjà plus de huit ans, aux Etats-Unis et en Europe. Trois de ces projets peuvent être maintenant considérés comme opérationnels. Il s'agit d'abord du lecteur en spirale développé à Berkeley. Les deux appareils de ce type construits à Berkeley ont mesuré plus d'un million de photographies l'an dernier. Six appareils sont en construction ou en commande en Europe dont deux en France.

Puis vient le PEPR développé à MIT, opérationnel depuis un an environ. Quatre de ces instruments sont prévus en Europe.

Enfin le HPD développé simultanément au CERN, à Brookhaven et à Berkeley. Ces appareils, dont il existe une vingtaine d'exemplaires construits ou en projet, ont déjà mesuré plusieurs centaines de milliers de clichés. Deux de ces appareils fonctionnent en France, deux autres sont prévus dans un proche avenir.

Ajoutons, pour être complet, qu'un quatrième type d'appareil,

((

Polly >>, plus récent et ayant profité à la fois de l'expérience acquise dans le domaine des mesures de clichés de chambres à étincelles et des clichés de chambres à bulles, fonctionne depuis peu, à deux exemplaires, au laboratoire d'Argonne.

Nous allons décrire uniquement le système HPD du Collège de France puisque, pour le moment, il

Prémesures Programmes de contrôle

Photos

Physiciens

'7

FIG. 4. - Le système HPD.

a) LA

PRÉPARATION

DE

LA MESURE.

- II s'agit de sélectionner les événements intéressants par un dépouillement visuel. On ajoute à l'information per- mettant de retrouver I'événement (numéro de la photo- graphie, topologie de la réaction) une information supplémentaire, les positions approximatives des traces de I'événement sur le film. C'est la prémesure, qui s'effectue en général au dépouillement des clichés à l'aide d'un appareil permettant d'obtenir la position des traces à 50 pm près sur le film. On obtient ainsi sur le film des «routes» contenant les traces de l'interaction à mesurer. On peut traiter environ une dizaine d'événe- ments par heure sur une table de prémesure.

II faut noter que l'information obtenue à la préme- sure constitue une aide très importante pour le traite- ment automatique. De nombreuses tentatives sont en cours d'étude pour diminuer ou supprimer la contrainte technique imposée par cette prémesure. Aucune solu- tion opérationnelle n'a encore été obtenue.

L'information de la prémesure est traitée par un

programme de contrôle << Mist » et mise sous une forme

utilisable à la fois pour la marche de l'appareil HPD

proprement dit et pour le programme de filtrage sur

(6)

C 2 - 7 4 M. BLOCH gros ordinateur que nous décrirons plus loin. Le

stockage des résultats de prémesure se fait sur bandes magnétiques.

b) LA MESURE

PROPREMENT DITE.

- L'appareil HPD a fait l'objet de nombreuses publications et nous en ferons donc une description très brève. Une vue générale de l'installation du Collège de France est montrée sur la figure 5.

cateur placé derrière le cliché. La position du spot le long de sa trajectoire est connue à tout instant car un deuxième spot obtenu à partir de la même source que le premier, à l'aide d'une optique en principe identi- que, balaie un réseau de précision. Il suffit de transmet- tre la coordonnée de référence à l'instant de I'occul- tation. Le pas de mesure est de 1,6 pm. La résolution de l'appareil est de l'ordre de 20 ym.

Quant à l'autre coordonnée, dans la direction perpendiculaire, elle est obtenue en déplaçant le film lui-même sur un chariot de précision dont le déplace- ment est codé avec un pas de 2 ym. En quelque sorte le cliché est balayé de façon analogue à un écran de télévision. L'intervalle entre lignes est de l'ordre de 60 pm (le diamètre d'une bulle est d'environ 30 pm).

Lorsqu'une trace fait un angle trop petit avec la direction de mouvement du spot, on peut effectuer le balayage du cliché dans une direction perpendiculaire à la précédente. Un autre chariot réalise le déplace- ment correspondant de la photographie.

La réalisation de cet ensemble a demandé un très gros effort en mécanique, optique, électronique et programmation car tout est à la limite de ce qui peut être réalisé techniquement. Sur un cliché, environ 100 O00 points sont mesurés à 5 pm près et leurs coordonnées transmises en moins de 20 secondes !

Sans entrer dans les détails techniques signalons deux points qui sont propres au système du Collège de France.

Le premier permet d'utiliser l'information recueillie à la prémesure pour rejeter environ les trois quarts des coordonnées d'un cliché, celles des points situés dans les zones sans intérêt du cliché. Une grille de maille 1,6 x 2 mm est construite à l'avance à partir des infor- mations de la prémesure. Elle est transmise en cours de FIG. 5. - Vue du HPD du Collège de France. mesure à l'électronique de contrôle qui bloque la transmission sur la bande magnétique si le spot se Toutes Ies opérations de l'appareil sont placées sous

le contrôle d'un petit ordinateur (au Collège de France il s'agit d'un CDC 160 A) qui utilise la bande « Mist » du film à mesurer pour déterminer les paramètres de mesure. De plus, cet ordinateur transmet l'image digitale D, c'est-à-dire les coordonnées de tous les points enregistrés par l'appareil, sur une bande magnétique.

Comment cette image

((

digitale » est-elle obtenue ? En principe c'est très simple. Un spot de diamètre 20 pm environ, obtenu par un procédé optico-méca- nique, balaie la pliotographie suivant une droite à une vitesse d'environ 12 pm/ps, Lorsque le spot traverse une zone sombre du cliché, bulle, tache ou poussière, un signal est détecté à la sortie d'un photomultipli-

trouve dans une zone sans intérêt. Ce « masque élec- tronique » peu coûteux et de construction simple nous a permis de doubler nos performances.

Le second point concerne la mise au point du dialogue entre l'opérateur de l'appareil et la calcula- trice de contrôle. Le dispositif adopté permet une intervention rapide en cas d'incident. L'appareil perd sa réputation de «boîte noire

))

grâce à une bonne visualisation de la mesure en cours à l'aide d'oscilloscopes à mémoire. Ceci nous permet, malgré la taille modeste de l'ordinateur de contrôle, de nous assurer de la bonne qualité des bandes ((images » produites par l'appareil.

c) LE

FILTRAGE.

- NOUS sommes maintenant en

possession de bandes « images » contenant la liste

(7)

LA MESURE AUTOMATIQUE DES CLICHÉS DE CHAMBRES A BULLES C 2 - 7 5 d'environ 20 000 coordonnées par vue. Ces coordon-

nées proviennent des traces de l'événement que l'on désire mesurer mais aussi d'autres traces parasites, de rayures, etc. II s'agit maintenant de séparer l'informa- tion désirée du bruit de fond et d'obtenir une informa- tion condensée pour chaque trajectoire. Celle-ci pourra être par exemple les coordonnées d'une dizaine de points ajustés sur la trajectoire qui pourront jouer, dans l'analyse ultérieure du cliché, le rôle des pointés manuels des appareils de mesure classiques.

Tout ceci a l'air très simple en théorie, d'autant pIus que les trajectoires des particules sont en général presque circulaires. En pratique le programme de filtrage, le « Filtre », a représenté la plus grosse diffi- culté dans la mise au point de l'appareil.

Pourquoi le problème est-il si difficile ? La raison essentielle est le niveau de fiabilité exigé dans la recon- naissance de la bonne trace. Si vous prenez un événe- ment à 5 traces (par exemple

comme vous avez 3 vues vous devez mesurer 15 traces.

Si votre probabilité de réussite par trace est de 90 %,

ce qui peut paraître très bon, vous voyez tout de suite que votre probabilité de réussite globale est quasi nulle. Vous devez donc réussir à beaucoup mieux que 95 % et cela pour toutes les configurations bizarres que peut contenir un cliché de chambres à bulles.

Une autre source de complication est la grande quantité de données à traiter. Les programmes « Filtre » sont donc écrits pour les plus gros ordinateurs et ont donné lieu à de nombreuses communications et à des discussions passionnées dans les congrès internatio- naux. II y a différentes écoles, celle du CERN étant différente de celle du Collège de France par exemple.

Aujourd'hui on peut dire que le problème a été résolu par tout le monde et que les «Filtres » donnent satisfaction. Mais on peut encore faire mieux et surtout diminuer le temps de calcul ce qui est très important financièrement. Une physique qui a besoin de mesures suivant une topologie particulière demandera encore un gros effort sur l'adaptation du programme « Filtre ».

Les résultats du programme « Filtre

))

sont mis sur une bande magnétique sous une forme qui permet leur traitement par le premier programme de la chaîne des programmes d'analyse classiques : reconstruction des traces dans l'espace puis analyse cinématique, etc. La mesure automatique du cliché est terminée.

Mentionnons encore que la manipulation de dizaines de milliers d'événements à travers ce système complexe d'analyse demande une comptabilité très rigoureuse.

Les vérifications manuelles deviennent impossibles.

Tout doit se faire par programmes y compris le contrôle et l'analyse des performances des instruments.

Le programme SUMH de la figure 4 est le programme qui vérifie globalement le fonctionnement du sys- tème HPD.

III. Performances de l'appareil. - L'appareil du Collège de France fonctionne maintenant depuis plus d'un an d'une manière opérationnelle. Examinons ses performances et comparons-les aux spécifications de départ telles qu'elles ont été précisées au premier chapitre.

a) PRÉCISION. - La dispersion des points résumés par rapport à une trajectoire ajustée est inférieure à 5 pm. De plus, la mesure des marques spéciales permettant de définir des repères par rapport à la chambre se fait à 1 ou 2 pm près. Le HPD est probable- ment l'appareil le plus précis parmi les différents appareils utilisés aujourd'hui pour la mesure des clichés de chambre à bulles. Le grand nombre de pointés par trace est également un facteur de précision lorsqu'on utilise un programme d'ajustement.

Toutefois, l'influence de cette précision sur les résultats de physique est encore limitée. En effet l'information brute obtenue à l'interaction dans la chambre à bulles se dégrade de multiple façon. Citons, en vrac, comme source d'erreurs : la diffusion multiple, les distorsions de la chambre, les défauts à la prise de vue, les déformations du film, les erreurs dans la reconstitution dans l'espace dues à un mauvais choix de paramètres, etc ... La grande précision du HPD a déjà conduit A des améliorations dans la chaîne d'analyse. En amont, un plus grand soin est mainte- nant apporté au fonctionnement de la chambre à bulles et à la prise des clichés ; en aval les programmes d'ana- lyse sont modifiés pour tenir compte, dans les ajuste- ments, de la meilleure précision des pointés.

Il est vrai que le HPD lui-même introduit des distor- sions, celles-ci sont en cours d'étude. Comme elles sont d'amplitudes faibles (une dizaine de microns) elles pourront être corrigées, par programme si l'expérience l'exige.

Un exemple de l'utilisation, pour la physique, de la précision des mesures HPD est donné sur la figure 6 qui représente l'histogramme des masses manquantes dans la réaction -t p

-+

n' + n- + (masse man- quante). 11 est clair que la sélection de la réaction

P + p

+ 7 ~ +

f n- + no parmi toutes les autres dépend beaucoup de la précision de mesure !

6 ) MESURE

D'IONISATION.

- Le HPD fournit une

mesure très simple de la densité de bulles le long d'une

trajectoire donc de l'ionisation de la trace. Il suffit de

(8)

C 2 - 7 6 M. BLOCH

M ~ s s i n g Mass squared G ~ V '

FIG. 6. - Histogramme des masses manquantes de la réaction p + p

i

n+ + n- + (masse manquante). La partie hachurée

correspond aux réactions P + p

+

n+ + n- + no.

faire le rapport du nombre de lignes ayant donné un point au nombre total. Ce rapport est une fonction simple de l'ionisation. Ceci est séduisant en principe mais en pratique il y a toutes sortes de difficultés : variations d'éclairage sur le cliché, mauvaise stabilité en température de la chambre, variations de la taille du spot. Quand le cliché est de bonne qualité le HPD fournit une mesure très utile. Celle-ci est d'utilisation courante aux Etats-Unis. Elle n'est pas encore utilisée systématiquement en Europe.

c) CAPACITÉ DE

PRODUCTION.

- NOUS avons

VU

que c'était peut-être là le point le plus important pour la physique, celui qui donne la possibilité de faire des expériences autrefois techniquement impossibles.

La production du HPD du Collège de France est indiquée sur la figure 7. Le fonctionnement a lieu sur

NOMBRE D'EVENEMENTS

l5000

10000

5000

FIG. 7. - Courbe de production du HPD.

deux postes, cinq jours par semaine. Nous sommes limités pour le moment, d'une part par la prémesure et d'autre part par la capacité du Centre de Calcul (équipé d'une CDC 3600). Le système global est en ce moment à peu près en équilibre. La mise en service de nouvelles tables de prémesures et I'arrivCe d'un ordinateur plus puissant devraient permettre un fonc- tionnement sur trois postes. La capacité de production qui est d'environ 150 000 mesures par an devrait ainsi passer à 250 000.

La mise en service progressive des autres appareils en construction ou en projet en Europe doit résoudre enfin le problème de la mesure des clichés produits par les chambres en service actuellement au CERN.

Cette capacité de production, de quel prix la paie-t-on ? D'une plus grande complexité dans le système d'analyse, à coup sûr, de la présence d'une équipe d'ingénieurs de haut niveau également. Mais le fonctionnement de l'appareil lui-même ne nécessite qu'une fraction di1 temps de cette équipe et un seul opérateur par poste ce qui est beaucoup plus léger et plus souple que le fonctionnement d'une usine d'appa- reils classiques de même capacité de production.

11 faut aussi mentionner Ia souplesse d'emploi de cet appareil. Il peut mesurer du film en provenance de presque toutes les chambres à bulles (format 35 et 50 mm). Dans d'autres laboratoires, et en particulier au CERN, il est très utilisé pour la mesure de clichés de chambre à étincelles. Nous allons faire quelques essais pour voir s'il ne pourrait pas aussi mesurer les clichés de chambres à

((

streamers ».

Quelques mots enfin sur le taux de rejet de cet appa- reil. C'est une notion très délicate et qui dépend beau- coup du type d'événement à mesurer, de la qualité des clichés, de l'expérience de l'équipe d'exploitation.

Pour Ia physique faite au Collège de France, la proba- bilité d'échec, pour une cause quelconque, de l'analyse d'un événement depuis le dépouillement jusqu'au programme d'analyse cinématique « Grind

))

inclus, oscille entre 10 et 35 %. Ce taux est comparable et souvent meilleur que ceux obtenus avec les appareils classiques. On ne distingue pas de causes de rejet qui soient prédominantes. En particulier le programme

« Filtre

))

donne certainement moins de 5 % de rejets.

Pour terminer ce chapitre, le tableau 1 indique le programme de physique déjà accompli ou en cours d'exécution sur le HPD du Collège de France.

IV. Perspectives d'avenir et conclusion. - Nous

avons vu que les appareils de mesures automatiques,

mis en route il y a huit ans, fonctionnent maintenant de

façon régulière, D'autres se construisent, sans crainte

de retards importants, les problèmes technologiques

(9)

Programme de ph.ysique. Mesures sur le « HPD D dzr Collège de France

Expérience Nombre de Situation au Programme de Physique - Publications mesures l e = déc. 1968

k - p 3 GeV/c ... Terminé

Ecole Polytechnique. . 5 O00 7/67 Etude du K* - Thèse début 1969

Pp à l'arrêt . . . 120 O00 Terminé Mécanismes d'annihilation - Résonances dans %s états finals

' n + n- no Collège de France . . . 75 000 CERN CERN fin 66 Publications en 67 et 68 n + n +

TC-

n-

CERN . . . 45 000 C. d. F. C. d. F. mi-68 sur j5p -, 1 71: n- n- no (méson B) y

TC

TC-,Xo n+ n-

TC+

n + n-

TC-

no Etudes en cours sur pp

--+

n

+ TC+

n-

TC-

(n7t0) p p 3,6 GeV/c Institut Mécanismes d'annihilation - Résonances bosoni-

de Phys. Nucl. . . . . 90 000 55 O00 ques lourdes - publications prévues début 1969.

pp 0,7 GeV/c Collège Mécanismes d'annihilation

de France, CERN . 40 000 10 000 Résonances dans les états finals K- p 3,9 GeV/c Ecole 17 000 C. d. F. Mécanismes de production

Polytechnique 75 000

Saclay . . . 20 000 Saclay Etude des K*: Y *

7~ +

d 12 GeV/c Ecole Démarrage Mécanismes de production

Polytechnique 60 000

Inst. de Phys. Nucl. début 1969 Bosons neutres - N* - Production cohérente sur deutérium

étant surmontés. Bientôt ce qui limitera le physicien

« bulliste » ne sera plus la mesure des clichés. Ce domaine de l'instrumentation en physique est-il donc maintenant clos ?

Fort heureusement l'arsenal des outils nucléaires ne reste pas statique. De nouvelles chambres à bulles, Gargamelle, Mirabelle, la chambre de 3,50 m du CERN sont en cours de construction. La mesure de leurs clichés va poser de nouveaux problèmes. L'allure des traces va être modifiée, de nouvelles sources de distorsions sont prévisibles, le nombre de caméras est augmenté, ce qui pose de subtils problèmes de corrélations entre vues.

Il faudra donc une nouvelle génération d'appareils de mesure pour ces chambres. La conception de ces appareils doit commencer dès maintenant si on ne veut pas prendre trop de retard dans l'analyse des événe- ments que l'on obtiendra grâce à ces chambres à bulles.

Un autre outil du physicien évolue également rapi- dement, il s'agit de l'ordinateur. La puissance des centres de calcul utilisés par les physiciens va aller en augmentant. Quel va être le nouveau point de blocage dans la chaîne complexe de l'analyse des événements ? La fatigue du physicien noyé dans une masse de données trop lourde ? C'est peu probable car il a déjà pu faire face à un accroissement énorme de ce côté grâce à de meilleurs instruments. Si la puissance de

calcul le permet, ce sont probablement le dépouille- ment et la prémesure des clichés qui vont fournir les prochains problèmes intéressants. Le dépouillement automatique est déjà une activité de recherche active- ment poussée dans plusieurs laboratoires. C'est un problème très difficile mais l'expérience acquise par les équipes de physiciens et d'ingénieurs qui ont mis au point les appareils de mesures actuels est un atout très important pour résoudre ce problème. Les progrès technologiques récents dans la génération de spots de précision par oscilloscope, dans l'électronique et les calculateurs de contrôle permettent tous les espoirs.

La physique des hautes énergies utilisant la technique de la chambre à bulles associée à des moyens d'analyse de plus en plus perfectionnés a encore un long avenir devant elle.

Bibliographie

La plupart des publications sur les appareils de mesures automatiques de clichés de chambre à bulles se trouvent dans les comptes rendus des Congrès Internationaux sur les

((

Flying-spot devices

))

de Paris (1963), Bologne (1964),

Columbia (1965), et Munich (1967).

On peut lire aussi les articles de revue :

Automation in the measurement of Bubble-chamber

film : W. M. R. BLAIR Planning an experiment on an

HPD: P. FRENKIEL, E. LILLESTOL, A. VOLTE donnés à

1'Ecole Internationale de la Physique des Particules Elé-

mentaires Herceg-Novi 1968.

Références

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