ALICE  ( 14 ) - DÉTECTEUR Ion Plomb - LHC - CERN

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ALICE  
A Large Ion Collider Experiment


RÉSUMÉ
C'est un des X Détecteurs du LHC
un des 4 plus gros
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Dédié à l'étude du plasma Quark-Gluon,
( Plasma = 4e état de la matière = État Surchauffé de la matière )
Obtenu par collision d'ions lourds de Plomb.
Et la détection des Muons Produits lors de cette Collision


[  Note de Sph3re :
  Actuellement l'expérience à lieu sur les Ions de Plombs
  L'expérience en est à "ses débuts"

  il me semble que le LHC doit être complètement arrêté
  exemple période de maintenance
  pour que l'expérience ALICE puisse se lancer
  j'imagine en fin et début de cycle du LHC
  Cad Mai et Novembre  ?

  Le Projet BOINC n'existe pas encore ]






ALICE
A Large Ion Collider Experiment :
Expérience sur un grand ( Large ) Collisionneur d'Ions

est l'une des 6 expériences prévues sur le LHC du CERN (Genève) à partir de 2008.

Ce détecteur mesure 16 mètres de haut et 26 mètres de long, sa masse est de 10 000 tonnes

Elle est dédiée à l'étude du plasma quark-gluon,
qu'elle obtiendra par collision d'ions lourds.

L'expérience ALICE, menée au LHC,
vise avant tout à percer le mystère de la matière chaude et dense
qui est créée brièvement lors des collisions d'ions lourds aux hautes énergies.

La détection des muons produits
lors des désintégrations de particules contenant des quarks lourds
devraient permettre d'éclaircir la question.

Aussi le spectromètre à muons joue-t-il un rôle clé dans le détecteur d'ALICE.
Les conditions dans lesquelles s'opèrent les collisions d'ions lourds
imposent des contraintes particulières à la conception du spectromètre,
du point de vue de son emplacement,
des absorbeurs utilisés pour arrêter les hadrons,
de l'ouverture de l'aimant
et des détecteurs requis pour traquer les particules
et assurer le déclenchement du système pour muons.

La collaboration regroupe plus de 1 000 physiciens
issus de 111 laboratoires et universités différents dans 31 pays dont le CNRS.


Liens externes

Site officiel grand public de l'expérience ALICE   (en)
http://aliceinfo.cern.ch/Public/Welcome.html


Pages ALICE du site LHC-France du CNRS et du CEA   (fr)
http://www.lhc-france.fr/les-experiences/alice-plongee-dans-le-big-bang/


Page ALICE du site LHC du CERN   (fr)
http://home.cern/fr/about/experiments/alice


SOURCE
https://fr.wikipedia.org/wiki/ALICE_(exp%C3%A9rience)

SOURCE  IMAGE 1  -  
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/25/ALICE_TPC_1.jpg


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ALICE, c’est quoi ?

Autour d’un des quatre points de collisions du LHC
se trouve le détecteur Alice
(A Large Ion Collider Experiment).

Ses ambitions :
étudier la matière nucléaire
dans un état extrême de température et de densité,

la « soupe » de quarks et de gluons
qui aurait existé, quelques microsecondes après le Big Bang.

Alice pourra apporter des éclairages nouveaux
sur les questions fondamentales
telles que l’organisation ultime de la matière
soumise à l’interaction forte
et l’état de la matière dans les premiers instants de l’Univers.





La soupe de quarks et gluons, un plat qui se mange chaud

Pour reproduire la soupe primordiale de quarks et de gluons,

il faut pouvoir chauffer la matière jusqu’à une température
100 000 fois plus grande que celle qui règne au centre du soleil

et la comprimer en exerçant une pression équivalente à 100 fois le poids de la Terre sur une tête d’épingle !

Ces conditions ne peuvent être remplies
qu’en accélérant des ions à la place des protons dans le LHC.

Les collisions de noyaux de plomb
qui se produiront au centre d’Alice
atteindront des énergies colossales :

un ion de plomb comportant 82 protons, l’énergie mise en jeu dans les collisions
est 82 fois plus grande que dans les collions proton-proton !




Un détecteur spécialisé

Plus de 1000 physiciens et ingénieurs de 30 pays différents
ont contribué à la construction du détecteur.
Il mesure 16 m en hauteur et 26 m en longueur.
L’optimisation et la conception d’Alice ont été dictées
par des critères différents de ceux des autres expériences LHC :

le détecteur doit pouvoir séparer les nombreuses particules produites
à chaque collision plomb-plomb – jusqu’à 20 000,
et identifier leur nature.




La belle anatomie d’Alice

Le détecteur Alice est constitué de plusieurs systèmes de détection
plongés dans un champ magnétique
produit par un imposant électroaimant solénoïdal.

Un spectromètre de muons complète l’expérience.
Alice utilise la quasi-totalité des techniques connues pour la détection des particules.




Alice est forte en calcul

Certains événements peuvent contenir des dizaines de milliers de traces.
Ainsi, une grande segmentation des détecteurs est nécessaire
ainsi qu’une très grande puissance de calcul
pour leur reconstruction des particules.

Les flux de données produits par l’expérience Alice
seront les plus importants de toutes les expériences LHC.
Alice va produire environ 12 DVD de données par minute !
Une grille de calcul mondiale conçue pour le LHC permettra de gérer et de traiter ces données.



Alice en direct
Webcam dans la caverne d’Alice.
[ Il Faut avoir un compte au CERN ]



SOURCE
http://www.lhc-france.fr/les-experiences/alice-plongee-dans-le-big-bang/





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21 Mai 2015
1ères collisions de protons à 13 TeV
Qui créent des gerbes de particules dans le détecteur ALICE (Image : ALICE)

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SOURCE
http://home.cern/fr/about/updates/2015/05/first-images-collisions-13-tev


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L'ion plomb Pb2+ est l'ion (cation) résultant de la perte de deux électrons pour chaque atome de plomb.
Le plomb donne deux ions Pb2+ et Pb4+
Le rayon ionique de l'ion plomb est de 1,20 Å.
L'ion plomb forme des précipités dans l'eau avec les halogénures, les sulfures, les hydroxydes et les chromates.











SOURCE
https://fr.wikipedia.org/wiki/Ion_plomb



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Ions lourds et plasma de quarks et de gluons
Des collisions d’ions lourds pour libérer les quarks et recréer les conditions qui prévalaient juste après le Big Bang




Durant quelques millionièmes de seconde, juste après le Big Bang, l'Univers s’est rempli d'une soupe extrêmement dense et chaude, faite de toutes sortes de particules se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière. Cette soupe était composée principalement de quarks, constituants fondamentaux de la matière, et de gluons, porteurs de la force forte qui, dans des conditions normales, lie les quarks entre eux pour constituer les protons, neutrons, et autres particules bien connues. Dans les tous premiers instants qui sont suivi le Big Bang, à très haute température, les quarks et les gluons n’étaient toutefois que faiblement liés et pouvaient se déplacer librement dans ce que l’on appelle le plasma de quarks et de gluons.
Pour recréer des conditions similaires à celles de l’Univers primordial, de puissants accélérateurs font entrer frontalement en collision des ions massifs, par exemple des noyaux d'or ou de plomb. Dans ces collisions d’ions lourds, les centaines de protons et de neutrons présents dans les noyaux en collision se percutent à des énergies chacune supérieure à plusieurs millions de millions d’électronvolts. Une minuscule boule de feu se forme alors, dans laquelle tout « fond » pour former un plasma de quarks et de gluons.
La boule de feu se refroidit instantanément et les quarks et les gluons (autrement dit les partons) se recombinent, formant une tempête de matière ordinaire qui déferle dans toutes les directions. Parmi les débris des collisions, on trouve des particules telles que les pions et les kaons (constitués d'un quark et d’un antiquark), les protons et les neutrons (constitués de trois quarks), et même un grand nombre d’antiprotons et d’antineutrons susceptibles de se combiner pour former des noyaux d’antiatomes aussi lourds que l’hélium. L’étude de la répartition et de l’énergie de ces débris est riche d’enseignement. Il a tout d’abord été découvert que le plasma de quarks et de gluons se comporte plutôt comme un fluide parfait de faible viscosité que comme un gaz – contrairement à ce qui était généralement prédit.
Une catégorie de débris est particulièrement intéressante. Dans les collisions initiales entre ions lourds, des paires de quarks ou de gluons peuvent se percuter directement les unes avec les autres et diffuser dos à dos en produisant un jaillissement d’énergie qui se condense rapidement en un jet de pions, de kaons et d’autres particules. Observés pour la première fois dans les années 1980, dans des expériences avec accélérateur, les jets sont une pièce maîtresse de la chromodynamique quantique, la théorie qui explique comment les quarks et les gluons se combinent selon leur « couleur » (une propriété quantique qui n’a rien à voir avec les couleurs que nous voyons).
Dans les collisions d’ions lourds, les jets ont été observés pour la première fois en 2003 par les expériences STAR (link is external) et PHENIX (link is external) auprès du Collisionneur d’ions lourds relativistes (link is external) (Relativistic Heavy Ion Collider - RHIC) du Laboratoire national de Brookhaven, aux États-Unis. Toutefois, ces jets présentaient une différence remarquable avec ceux émis dans des collisions plus simples. Dans sa mesure la plus surprenante, l’expérience STAR a observé que l’un des deux jets émis dos à dos était invariablement « étouffé », parfois affaibli, parfois complètement supprimé. Plus un jet doit traverser la boule de feu dense d’une collision d’ions lourds (de 30 à 50 fois plus denses qu’un noyau ordinaire), plus il perd d’énergie.
Les jets sont des « sondes dures », soumises, par nature, à l’interaction forte, mais qui se déplacent si rapidement et avec une telle énergie que, le plus souvent, ils ne sont pas complètement absorbés par les quarks et les gluons avoisinants du plasma. Le degré d’étouffement des jets (un chiffre déterminé après analyse de millions de collisions), l'orientation, la direction et la composition des jets, ainsi que la manière dont ils transfèrent énergie et impulsion au milieu révèlent le contenu de la boule de feu et donc les propriétés du plasma de quarks et de gluons.
Récemment, les expériences ALICE, ATLAS et CMS auprès du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN ont confirmé le phénomène d’étouffement des jets dans les collisions d’ions lourds. Les énergies de collisions étant bien plus élevées au LHC, les énergies des jets mesurées sont bien plus grandes que celles observées au RHIC, ce qui permet de déterminer plus précisément les caractéristiques du plasma de quarks et de gluons. Comprendre sur le plan théorique ces mesures est ardu, mais c’est à ce jour l’un des défis les plus importants de la chromodynamique quantique.



SOURCE
http://home.cern/fr/about/physics/heavy-ions-and-quark-gluon-plasma

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