Gargamelle (détecteur)
Cet article est une ébauche concernant la physique des particules.
Pour les articles homonymes, voir Gargamelle.
Gargamelle est une chambre à bulles du CERN, célèbre pour avoir mis en évidence l'interaction faible par courant neutre en . Le courant neutre fut la première preuve de l'existence des boson W et boson Z.
Historique
modifierL’histoire de Gargamelle commence dans les années 1960 avec le développement de la physique expérimentale des neutrinos[1]. En 1961, le physicien Simon van der Meer met au point la corne magnétique, qui permet d’augmenter l’intensité des faisceaux de neutrinos[2]. Cette avancée permet la découverte du neutrino muonique en 1962[1]. Les scientifiques mettent alors au point des accélérateurs de particules capable de générer des faisceaux de neutrinos et ouvrent de nouvelles possibilités pour l’étude des interactions faibles et de la structure des nucléons[3]. Mais lors des expériences, la faible probabilité d’interaction des neutrinos et le nombre limité d’événements observables, rendant leur étude difficile[2].
Au CERN, l'accélérateur Proton Synchrotron permet alors de produire des faisceaux suffisamment intenses pour envisager de nouvelles expériences. La faible probabilité d’interaction des neutrinos nécessite toutefois des détecteurs de grande taille[3]. C’est dans ce contexte que le physicien Français, André Lagarrigue propose la construction d’une grande chambre à bulles destinée à l’étude des interactions de neutrinos[4]. La chambre à bulles permet de détecter ces interactions en enregistrant, sur photo, les trajectoires des particules chargées sous la forme de lignes de bulles dans le liquide surchauffé[2]. André Lagarrigue participe à la conception de Gargamelle en tant que maître d’œuvre, puis entreprend les démarches nécessaires à son installation au CERN, afin de bénéficier du faisceau de neutrinos produit par le Proton Synchrotron[4].
Conçue à l’École polytechnique avec l’expertise du Laboratoire Leprince-Ringuet, Gargamelle est réalisée par le Département Saturne du Commissariat à l’énergie atomique[5], dans le cadre d’une décision prise conjointement par le CEA et le CERN sans l’approbation du Conseil du CERN. Il est livré au CERN le 27 juillet 1970 puis mis en service dans l'année[6] , il était conçu pour détecter les faisceaux de neutrinos et d'antineutrinos émis par le synchrotron à protons[7] (PS ; 1970-76).
Lors de la fabrication, la qualité insuffisante de certaines soudures des éléments intérieurs de la chambre entraîna, en 1978, l’apparition de fissures impossibles à réparer[6]obligeant Gargamelle à cesser de fonctionner[8]puis à le déclasser en 1979[9]. Son arrêt marqua également le déclin de la technologie des chambres à bulles, progressivement remplacée par les détecteurs électroniques[5].
Caractéristiques
modifierGargamelle était constituée d’un corps cylindrique soudé en acier, de 1,85 m de diamètre et de 4,5 m de longueur, avec des extrémités bombées. Son épaisseur était de 60 mm au centre et de 150 mm au niveau des ouvertures[10]. Elle avait une masse d’environ 1 000 tonnes et contenait près de 12 m³ de fréon (CF₃Br)[9]. La chambre était entourée d’un aimant de 800 tonnes et deux bobines de 80 tonnes chacune, produisant le champ magnétique nécessaire pour courber la trajectoire des particules. Deux diaphragmes en polyuréthane, permettaient de faire varier la pression du liquide[10].
La chambre du détecteur était équipé de caméras et d'appareils photos permettant l’enregistrement des images sur film. L’éclairage était assuré par des tubes à éclats au xénon disposés derrière les diaphragmes[10].
Notes et références
modifier- 1 2 « Neutrinos Physique », sur Pôle Physique des Hautes Energies (consulté le )
- 1 2 3 (en) Pippa Wells, « The particle-physics breakthrough that paved the way for the Higgs boson », Nature, Nature Publishing Group, vol. 619, no 7970, , p. 468–470 (DOI 10.1038/d41586-023-02296-z, lire en ligne, consulté le )
- 1 2 (en) Dieter Haidt, « The Discovery of Weak Neutral Currents », dans Advanced Series on Directions in High Energy Physics, vol. 23, WORLD SCIENTIFIC, , 165–183 p. (ISBN 978-981-4644-14-3, DOI 10.1142/9789814644150_0007, lire en ligne)
- 1 2 Encyclopædia Universalis, « Biographie d'ANDRÉ LAGARRIGUE (1924-1975) », sur Encyclopædia Universalis (consulté le )
- 1 2 « Retour sur les « courants neutres faibles », première grande découverte du CERN il y a 50 ans - Institut Polytechnique de Paris », sur www.ip-paris.fr (consulté le )
- 1 2 jean-pierre.henry, « Gargamelle et les courants neutres », sur La Jaune et la Rouge, (consulté le )
- ↑ « Gargamelle », sur CERN (consulté le )
- ↑ M. A, « La chambre à bulles Gargamelle du CERN est inutilisable pour une durée indéterminée », Le Monde, (ISSN 1950-6244, lire en ligne, consulté le )
- 1 2 « Gargamelle – Home | CERN » (consulté le )
- 1 2 3 (en-US) cern, « Gargamelle: CERN’s new heavy liquid bubble chamber », sur CERN Courier, (consulté le )
- CERN : Gargamelle au pays des particules, Sciences chrono, France Culture,
