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L'activité sur CMS à l'UMH c'est depuis 2003 focalisée sur la simulation et l'analyse. Un cluster de calcul dédié à CMS a ainsi été installé et il est utilisé pour produire des événements et pour développer des analyses de physique.

L'expérience CMS (Compact Muon Solenoid)

Le détecteur CMS, qui sera installé au CERN sur le collisionneur proton - proton LHC (Large Hadronic Collider), est optimisé pour une bonne identification et une bonne mesure de l'impulsion des muons qui fourniront des signatures claires pour un grand nombre de processus. Pour améliorer le potentiel de découverte, un soin important est néanmoins apporté à la mesure précise des électrons et photons. Par ailleurs, pour pallier la complexité des événements, le détecteur CMS comptera au total 16 millions de voies individuelles de détection.

Le détecteur CMS est un détecteur de forme cylindrique fermé qui se décompose en un tonneau central (où les plans de détecteur sont parallèles au faisceau) et en deux bouchons (où les plans de détecteur sont perpendiculaires au faisceau) aux extrémités du cylindre. La longueur totale est de 21,6 m, le rayon externe de 7,5 m et le poids est estimé à 14 500 tonnes. Ce détecteur est construit par une collaboration internationale regroupant environ 2000 scientifiques répartis dans 160 instituts à travers le monde.

Le détecteur CMS présente la configuration suivante du point le plus éloigné de la zone d'interaction vers l'intérieur :

  •  un système de mesure des muons ("muon detectors") qui identifie les muons, et permet (en association avec le trajectographe) de mesurer précisément leur impulsion;
  •  un aimant ("superconducting solenoid") générant un champ magnétique de 4 T qui permet de courber les trajectoires des particules chargées, inversement proportionnellement à la valeur du champ magnétique et proportionnellement à la valeur de l'impulsion de la particule;
  •  un calorimètre hadronique ("hadronic calorimeter" et "very-forward calorimeter") qui permet la mesure de l'énergie et de la position des jets$^($3$^)$ de hadrons chargés;
  •  un calorimètre électromagnétique ("electromagnetic calorimeter") qui permet la mesure de l'énergie et de la position des photons, des $e^-$ et des $e^+$ grâce à un ensemble très compact de 80 000 cristaux scintillants;
  •  un trajectographe ("silicon tracker" et "pixel detector") destiné à la reconstruction des trajectoires et à la mesure de l'impulsion des particules chargées d'impulsion transverse supérieure à 0,7 GeV/c.

Le tableau suivant résume les caractéristiques et performances attendues de chaque sous-détecteurs :

($p_T$ en GeV).
trajectographe

(tracker silicium)

efficacité de reconstruction $\epsilon > 95\%$ (trace isolée)
$\epsilon > 90\%$ (trace dans un jet)
$\frac{\Delta p_T}{p_T} \sim 1 \%$ (leptons)
calorimètre

électromagnétique

granularité : $\Delta \eta \times \Delta \phi $ de $ 0,0175 \times 0,0175$ à $0,05 \times 0,05$
$\left(\frac{\sigma}{E}\right)^2 = \left(\frac{2,7\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + \left(\frac{210}{E}\right)^2 + 0,55\%$ (tonneau)
$\left(\frac{\sigma}{E}\right)^2 = \left(\frac{5,7\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + \left(\frac{245}{E}\right)^2 + 0,55\%$ (bouchon)
calorimètre

hadronique

couverture en 4$\pi$
granularité : $\Delta \eta \times \Delta \phi = 0,87 \times 0,87$
$\left(\frac{\sigma_e}{E}\right)^2 = \left(\frac{65\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + 4,5\%$ à $\eta=0$
système

de mesure

des muons

16 longueurs d'interaction
$\Delta p_T/p_T$ = 8 à 15% pour $p_T(\mu)$ = 10 GeV
$\Delta p_T/p_T$ = 20 à 40% pour $p_T(\mu)$ = 1 TeV
 
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