Sciences

Le temps des chambres à bulles

Dossier - 40 ans de coopération Saclay-Cern
DossierClassé sous :physique , Saclay , cern

-

Centre polyvalent, alliant recherche fondamentale et innovation technique, le centre de Saclay explore de multiples applications de la physique nucléaire : physique des réacteurs, chimie, métallurgie, électronique, biologie, climatologie ....

  
Dossiers40 ans de coopération Saclay-Cern
 

Dans les années 60, la majeure partie des expériences se fait à l'aide de chambres à bulles. Saclay a été l'un des centres pionniers pour la construction et l'utilisation des chambres à bulles auprès de nombreux accélérateurs : Saturne tout d'abord, puis Nimrod, synchrotron à protons de 8 GeV du laboratoire Rutherford au Royaume Uni, le PS du Cern et, enfin, l'accélérateur de 70 GeV de Serpukhov en Russie. Ainsi, la première série d'expériences du SPCHE auprès du PS utilise une chambre à bulles à hydrogène de 81cm, mise au point par les services techniques de Saturne pour le laboratoire de l'Ecole polytechnique sous la direction de B. Gregory, futur directeur du Cern. Les sujets d'étude sont les réactions K-p, K-n, π-p, π+n, à des énergies de quelques GeV, dans le but de comprendre le mécanisme de collision. Le même thème sera à l'ordre du jour, à plus haute énergie, dans une deuxième série d'expériences faites au PS sur la chambre à bulles à hydrogène de 2 m du Cern.

Prototype de chambre à bulles à propane ayant fonctionné à Saclay dès 1955.

Les années 70 venant, l'énergie des collisions augmente encore et les chambres à bulles atteignent des dimensions toujours plus grandes, afin de suivre l'augmentation en multiplicité et en énergie des particules finales. C'est dans le laboratoire de Saturne que A. Lagarrigue mènera à bien en 1971 la construction de la chambre à bulles Gargamelle ; exposée au faisceau de neutrinos du Cern, elle conduira à la découverte des courants neutres en 1973. Puis viendra pour le DPhPE le temps des expériences sur la grande chambre européenne BEBC auprès du SPS, à des énergies environ dix fois plus élevées que sur le PS. Au-delà de l'investigation des mécanismes des interactions fortes et des études de résonances, ces expériences incluront aussi la diffusion de neutrinos et d'antineutrinos sur nucléon, première étape d'une meilleure compréhension de la physique des neutrinos.

En trente ans d'expérimentation en chambres à bulles, le DPhPE a constitué de fortes équipes de dépouillement et de mesure sur clichés (150 personnes) puis a développé des moyens de lecture automatiques, permettant l'analyse de plus de 10 millions de clichés à Saclay. Ces efforts techniques ont permis au DPhPE d'être, avec le CERN, le laboratoire européen ayant le plus grand potentiel de mesures et de traitement de données, et ainsi de jouer un rôle majeur dans les collaborations où il était engagé.

Par ailleurs, avec le développement des chambres à bulles, les services techniques du département ont acquis des compétences en magnétisme, cryogénie et contrôle-commande, ainsi qu'une expérience en conception, construction et pilotage de grands projets, qui trouveront à s'employer dans les expériences de nouvelle génération auxquelles le DPhPE prendra part par la suite au Cern.