Vue d'ensemble

La conception de ce détecteur est optimisée pour une bonne identification et une bonne mesure de l'impulsion des muons qui fourniront des signatures claires pour un grand nombre de processus. Pour améliorer le potentiel de découverte, un soin important est néanmoins apporté à la mesure précise des électrons et photons. Par ailleurs, pour pallier la complexité des événements, le détecteur CMS comptera au total 16 millions de voies individuelles de détection.

Le détecteur CMS est un détecteur de forme cylindrique fermé (figure ) qui se décompose en un tonneau central (où les plans de détecteur sont parallèles au faisceau) et en deux bouchons (où les plans de détecteur sont perpendiculaires au faisceau) aux extrémités du cylindre. La longueur totale est de 21,6 m, le rayon externe de 7,5 m et le poids est estimé à 14 500 tonnes.

Figure: Le détecteur CMS.

Le détecteur CMS présente la configuration suivante du point le plus éloigné de la zone d'interaction vers l'intérieur (figure ) :

• un système de mesure des muons ("muon detectors") qui identifie les muons, et permet (en association avec le trajectographe) de mesurer précisément leur impulsion;
• un aimant ("superconducting solenoid") générant un champ magnétique de 4 T qui permet de courber les trajectoires des particules chargées, inversement proportionnellement à la valeur du champ magnétique et proportionnellement à la valeur de l'impulsion de la particule;
• un calorimètre hadronique ("hadronic calorimeter" et "very-forward calorimeter") qui permet la mesure de l'énergie et de la position des jets$^($³$^)$ de hadrons chargés;
• un calorimètre électromagnétique ("electromagnetic calorimeter") qui permet la mesure de l'énergie et de la position des photons, des $e^-$ et des $e^+$ grâce à un ensemble très compact de 80 000 cristaux scintillants;
• et un trajectographe ("silicon tracker" et "pixel detector") destiné à la reconstruction des trajectoires et à la mesure de l'impulsion des particules chargées d'impulsion transverse supérieure à 0,7 GeV/c.

Le tableau résume les caractéristiques et performances attendues de chaque sous-détecteurs.

Table: Principales caractéristiques et performances attendues des sous-détecteurs de CMS ($p_T$ en GeV).

trajectographe	efficacité de reconstruction $\epsilon > 95\%$ (trace isolée)
	$\epsilon > 90\%$ (trace dans un jet)
	$\frac{\Delta p_T}{p_T} \sim 1 \%$ (leptons)
calorimètre	granularité : $\Delta \eta \times \Delta \phi$ de $0,0175 \times 0,0175$ à $0,05 \times 0,05$
électromagnétique	$\left(\frac{\sigma}{E}\right)^2 = \left(\frac{2,7\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + \left(\frac{210}{E}\right)^2 + 0,55\%$ (tonneau)
	$\left(\frac{\sigma}{E}\right)^2 = \left(\frac{5,7\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + \left(\frac{245}{E}\right)^2 + 0,55\%$ (bouchon)
calorimètre	couverture en 4$\pi$
hadronique	granularité : $\Delta \eta \times \Delta \phi = 0,87 \times 0,87$
	$\left(\frac{\sigma_e}{E}\right)^2 = \left(\frac{65\%}{\sqrt{E}}\right)^2 + 4,5\%$ à $\eta=0$
système	16 longueurs d'interaction
de mesure	$\Delta p_T/p_T$ = 8 à 15% pour $p_T(\mu)$ = 10 GeV
des muons	$\Delta p_T/p_T$ = 20 à 40% pour $p_T(\mu)$ = 1 TeV