Sciences

Les premières expériences électroniques

Dossier - 40 ans de coopération Saclay-Cern
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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
 

Au début des années 60, la chambre à étincelles est inventée. Associée à des compteurs lus par une électronique rapide permettant la présélection des événements - ce qui est impossible pour les chambres à bulles - la chambre à étincelles a de plus une cadence d'enregistrement de prises de vues beaucoup plus élevée que la chambre à bulles. Son utilisation se généralise donc très vite en physique des hautes énergies, ouvrant l'ère des détecteurs dits « électroniques ». Un nouveau pas sera franchi à la fin de la décennie, avec l'apparition des chambres à fils, plus rapides et plus précises que les chambres à étincelles et qui offriront de surcroît la possibilité de réaliser des détecteurs plus volumineux et plus faciles à exploiter.

Le SPCHE s'est très tôt orienté vers ces nouvelles techniques. Sa première expérience électronique au Cern est menée en 1964 par l'équipe de P. Falk-Vairant. Elle entreprend de mesurer la réaction d'échange de charge π- p → π0n à haute énergie sur le PS, prolongeant ainsi une expérience antérieure sur Saturne.

Dispositif de la première expérience sur chambre à étincelles faite par une équipe de Saclay sur le PS du Cern (extrait du rapport d'activité du SPCHE de 1964). A droite, vues du haut et de côté d'un événement d'échange de charge π– p → π0 n, sujet d'étude de l'expérience.

L'appareillage conçu au SPCHE comporte des compteurs à scintillation et des chambres à étincelles optiques pour la détection des gerbes électromagnétiques. D'abord effectuée sur une cible à hydrogène liquide, l'expérience semble confirmer la théorie simple des pôles de Regge, en faveur à l'époque ; effectuée ensuite sur cible polarisée, les résultats montrent qu'une interprétation plus complexe est nécessaire. Auprès du PS, le DPhPE poursuivra l'étude extensive des mécanismes de l'interaction forte et s'engagera dans celle des particules étranges, suite à la mise en évidence, en 1964, de la violation de CP dans le système des kaons neutres à laquelle contribua R. Turlay.

En 1971, la mise en route des ISR, anneaux de stockage à intersection utilisant les faisceaux de protons accélérés par le PS, permet de sonder la matière à plus haute énergie. Les physiciens du DPhPE participeront à deux expériences aux ISR, dont R702, expérience de mesure de la production de particules à grande impulsion transverse, dont les résultats corroboreront l'hypothèse d'une structure granulaire des protons. Dans ces premières expériences électroniques, les contributions du département recouvrent les éléments de détection et leur électronique en usage alors dans les expériences : compteurs à scintillation pour le déclenchement, compteurs Tcherenkov pour l'identification des particules, chambres à étincelles puis chambres à fils pour la mesure des trajectoires, cibles polarisées.

Au cours de cette même période, les techniques de détection bénéficient des progrès rapides de l'électronique : transistors en 1963, mini-calculateurs et circuits intégrés en 1966, standard CAMAC puis microprocesseurs au cours des années 70. Moyennant une augmentation de leur taille, les détecteurs électroniques sont alors mûrs pour l'étape suivante de montée en énergie offerte par le SPS.