Après le retour ces derniers mois de la Chambre à projection temporelle (TPC) et du Miniframe à la caverne du détecteur, ALICE a fini en beauté une année déjà très productive, avec l'insertion, dans la chambre à projection temporelle, à l'intérieur du détecteur principal de l'expérience, du trajectographe aux petits angles pour les muons (MFT). Les deux tonneaux du trajectographe ont été acheminés sur le site d'ALICE et descendus dans la caverne, 60 m sous terre, au cours de la première semaine de décembre. Le sous-détecteur a alors été mis en place au dixième de millimètre près à l'intérieur d'une cage carbone composite au cœur du TPC, ce qui n'était pas une mince affaire. Cette réalisation vient de couronner plus de cinq ans de travaux de conception, de construction et de qualification, menés par une dizaine d'instituts de recherche situés en Europe, en Asie et en Amérique du Sud.

Le trajectographe en question est un détecteur à pixels de 0,5 m² constitué de plus de 1 000 capteurs en silicium placé sur la face C du détecteur. Les capteurs à pixels en silicium, appelés ALPIDE, ont été développés par des équipes de projet travaillant sur le Système de trajectographie interne (ITS) et le MFT. Chaque puce contient un demi-million de pixels, sur une surface active de 4,5 cm², ce qui constitue une densité en pixels élevée, se traduisant par une résolution accrue permettant des mesures de haute précision des traces des particules. ALICE sera ainsi à même de tirer parti des nouvelles perspectives de résultats de physique ouvertes par la luminosité accrue du LHC.

Le MFT viendra compléter l'actuel spectromètre à muons, qui détecte les paires de muons produites par les collisions de protone ou de plomb et permet de déterminer les vertex d'où sont issues ces paires. La résolution de 5 μm des capteurs en silicium du trajectographe permettra, par exemple, de distinguer les paires de muons issues des désintégrations d'hadrons contenant des quarks c de ceux provenant d'hadrons contenant des quarks b. Cette analyse est un préalable crucial à l'analyse des propriétés respectives des quarks c et b. Sur cette base, les scientifiques d'ALICE pourront procéder à une étude approfondie du quarkonium (état lié charme-anticharme ou bien bottom-antibottom) et de son interaction avec le plasma de quarks et de gluons produit dans les collisions d'ions lourds de haute énergie effectuées au LHC.

L'installation du trajectographe à l'intérieur du détecteur ALICE représente une étape essentielle des améliorations du deuxième long arrêt (LS2), ainsi que le rappelle Luciano Musa, porte-parole de la collaboration ALICE : « L'ensemble du détecteur MFT a fonctionné pendant plusieurs mois en surface avant son installation, ce qui a été l’occasion de vérifier qu'il répond pleinement aux attentes de l'expérience. Grâce à des préparatifs minutieux, l'installation du trajectographe au cœur du détecteur ALICE, qui était une opération complexe et délicate, s'est parfaitement déroulée. C'est là un jalon important pour nous, et cela permet de bien terminer une année difficile. » Dans une prochaine étape, les équipes procéderont à la mise en service du trajectographe et à son intégration dans les systèmes opérationnels d'ALICE. Ainsi l'ensemble du détecteur pourra être prêt pour le premier faisceau de la troisième période d'exploitation du LHC, et pour de nouveaux défis de physique.