Raisons de l'utilisation des détecteurs silicium à micropistes au LHC

Environ mille fois plus denses que les détecteurs gazeux classiques, les détecteurs silicium à micropistes sont néanmoins d'excellents candidats pour la détection des particules de haute énergie. S'il faut environ 30 eV dans un gaz pour créer une paire électron-ion, environ 3 eV sont suffisants pour créer une paire électron-trou dans un semi-conducteur ce qui permet d'obtenir de très bon rapport signal sur bruit pour une faible tension d'alimentation (quelques centaines de volts). D'autre part, l'excellente résolution spatiale de ces détecteurs, de l'ordre de quelques dizaines de micromètres, est associée à un temps de réponse rapide proche d'une dizaines de nanosecondes.

Le silicium a aussi l'avantage d'avoir une faible masse atomique, ce qui minimise la contribution à la diffusion multiple avant le calorimètre, ainsi que d'excellentes propriétés mécaniques et une grande pureté possible.

A titre comparatif, le tableau fournit les critères de l'utilisation de silicium dans le détecteur CMS et dans d'autres détecteurs de la physique des particules.

Table: Comparaison de l'utilisation de silicium dans quelques grands détecteurs.

expérience	nb de détecteurs	nb de canaux	surface de silicium (en $m^2$)
CMS	$\simeq$ 16000	10 $10^6$	223
ATLAS	$\simeq$ 16000/2	6,15 $10^6$	60
CDF II	720	405 000	1,9
Aleph	144	95 000	0,49
L3	96	86 000	0,23