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La physique de l’infiniment grand l’infiniment petit

Encore plus d’interactions dans LHCb

7 mai 2020


L’installation du nouveau système de cible gazeuse SMOG2 va permettre de sonder plus en détail le plasma quark-gluon


Dans le bimestriel courrier du CERN (page 20), la collaboration LHCb a présenté son nouveau système de cible gazeuse (SMOG2), unique au LHC, qui sera mis en fonctionnement lors du redémarrage de la machine. Ce nouveau système remplacera le précédent « System for Measuring Overlap with Gas (SMOG) » qui a été exploité avec succès, notamment par l’équipe du LLR, pour analyser les premières données acquises, en 2015 et 2016, par l’interaction des faisceaux de proton du LHC avec des gaz d’hélium et d’argon injectés dans le détecteur de vertex de l’expérience LHCb (Phys. Rev. Lett. 122 (2019) 132002).


SMOG2 permettra d’étudier l’interaction forte, avec une précision inégalée, dans une région cinématique encore mal connue. Il offrira la possibilité d’exposer aux faisceaux du LHC divers gaz (gaz nobles, mais aussi pour la première fois : H2, D2, N2 et O2) présentant une densité locale jusqu’à deux ordres de grandeur supérieure à celle jusqu’ici atteinte. SMOG2 fonctionnera notamment avec les faisceaux d’ions du LHC, offrant ainsi un nouvel éclairage sur le plasma de quarks et de gluons.


L’interaction forte lie ensemble les constituants fondamentaux du noyau des atomes, les quarks et gluons. Cette interaction est décrite par une théorie, la chromodynamique quantique ou QCD, dans laquelle la force de liaison augmente avec la distance, conduisant au confinement des quarks dans les hadrons (comme le proton ou le neutron). Cependant, sous des conditions extrêmes, telles que celles de l’univers primordial, à très haute densité (de l’ordre de dix fois la densité nucléaire) ou très haute température (de l’ordre de 1012 K), la QCD prédit l’existence d’un état de la matière où les constituants sont « déconfinés » : le Plasma de Quarks et de Gluons. Ces conditions particulières sont créées dans les collisions d’ions lourds ultra-relativistes auprès de grands collisionneurs tels que le LHC.


Comme dans les campagnes de prises de données précédentes, le LLR sera très largement impliqué dans les prises de données avec SMOG2 ainsi que dans leurs analyses.

© 2020 CERN - http://cds.cern.ch/record/2712301


A droite sur l’image, une moitié du nouveau système SMOG2 (environ 20 cm de longueur) fixé sur le support du détecteur de vertex de l’expérience LHCb. Après injection des faisceaux dans le tube du LHC, les deux moitiés du système entreront en contact, laissant libre pour le passage du faisceau une petite fente de 1 cm de diamètre, visible sur la photo, dans laquelle sera injecté le gaz.

Contact : Frédéric Fleuret

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