Etude de nouveaux cristaux scintillants pour la calorimétrie aux futurs collisionneurs de hautes énergies

Search for new heavy scintillating materials for calorimetry in high energy physics

• Auteur / Autrice : Didier Ferrère
• Direction : Marc Schneegans
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Chambéry

Résumé

Pour decouvrir les particules (higgs, top,. . . ) prevues par les modeles theoriques, il est necessaire de construire des collisionneurs permettant de scruter des particules a une echelle d'energie de l'ordre du tev. Le collisionneur lhc, en projet au cern, atteignant une luminosite tres elevee necessite des detecteurs tres performants. Dans la region de masse intermediaire entre mz et 2 mz, le boson de higgs se desintegrant en deux photons, soit inclusivement, soit en association avec un boson w ou un toponium a de bonne chance d'etre observe. Pour detecter avec une grande probabilite le higgs aux energies intermediaires (80-130 gev/c2), le calorimetre electromagnetique devra avoir une tres haute resolution, une capacite a reconstruire l'angle des photons et a identifier les pions. Pour cela, un calorimetre homogene a cristaux scintillants semble adequat. Etant donne la luminosite et le taux de radiations prevus, la recherche d'une nouvelle generation de scintillateurs denses a ete entreprise. Ceux-ci doivent avoir une tres bonne resistance aux radiations (0. 5 mrad par an) et un temps de declin de la luminescence rapide (30 ns). Parmi plus de 50 cristaux ou verres de composition chimique differente testes en transmission, en luminescence, en temps de declin, en radiations neutrino/neutrons et en quantite de lumiere, le fluorure de cerium est celui qui a les meilleures caracteristiques. Pour avoir une bonne resolution en energie pour les photons provenant d'un higgs dont la masse est dans la region intermediaire, la geometrie du calorimetre et les parametres relatifs a l'uniformisation de la collection de lumiere et a l'intercalibration des cristaux de cef3 ont ete optimises par des simulations monte carlo