Conception et optimisation de trajectographes gazeux à micromotif pour un futur collisionneur Electron-Ion

par Maxence Revolle

Projet de thèse en Physique hadronique

Sous la direction de Franck Sabatie.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale Particules, Hadrons, Énergie et Noyau : Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulat , en partenariat avec Département d'Électronique des Détecteurs et d'Informatique pour la Physique (laboratoire) et de Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 30-09-2019 .


  • Résumé

    L'avenir de la physique hadronique passe par le futur collisionneur ions-electrons (EIC) aux Etats-Unis. Un demi-siecle de recherche a prouve que les nucleons, protons et neutrons, sont eux-memes composes de constituants plus basiques appeles quarks. Ces quarks sont lies ensemble par l'echange de gluons, et leur etude a conduit au developpement de la theorie fondamentale de l'interaction forte connu sous le nom de Chromo-Dynamique Quantique (QCD). L'EIC a pour mission d'approfondir la connaissance de ces interactions fondamentales ainsi que de l'emergence des nucleons et noyaux a partir de ses constituants. Dans le cadre de l'EIC, les travaux de recherche sur les detecteurs ont deja commence notamment avec partenariat entre l'IRFU et le Laboratoire National de Brookhaven (BNL) finance par le Departement a l'energie (DOE). En particulier ce programme de recherche porte sur le design et l'amelioration des trajectographes gazeux a micro-motif (MPGD). Alors que l'utilisation de cette technologie se generalise dans le milieu de la physique fondamentale comme aupres des grandes experiences du LHC, il est encore possible de significativement ameliorer les performances de ces detecteurs. Grace a notre expertise sur les MPGDs au CEA Saclay, en combinaison avec l'idee d'une forme innovante de segmentation (dites en « Zigzag ») venant de nos partenaires americains, et l'utilisation originale de la decoupe laser pour obtenir une precision de gravure exceptionnelle ; nous avons deja; obtenue une amelioration de la resolution spatiale de ces detecteurs d'un facteur deux.

  • Titre traduit

    Design and optimization of Micro-Pattern Gas Detectors for an Electron-Ion Collider


  • Résumé

    The future of hadron physics lies in the future Electron-Ion Collider (EIC). Half a century of research has shown that nucleons, protons and neutrons, are themselves composed of more basic constituents called quarks. These quarks are linked together by gluon exchange, and their study led to the development of the fundamental theory of strong interaction known as Quantum Chromo-Dynamics (QCD). The EIC's mission is to deepen the knowledge of these fundamental interactions as well as the emergence of nucleons and nuclei from its constituents. R&D on detectors for an EIC has already begun. In this framework, IRFU and the Brookhaven National Laboratory (BNL) have been successfully funded by the Department of Energy (DOE). This research program focuses on the design and improvement of Micro-Pattern Gas Detectors (MPGD) used as tracking devices. While the use of this technology is becoming widespread within the nuclear physics field as well as in the major LHC experiments, it is still possible to significantly improve the performance of these detectors. Thanks to our expertise on the MPGD at CEA Saclay, in combination with the idea of an innovative form of readout segmentation (called 'Zigzag') coming from our American partners, and the original use of laser cutting to obtain a high precision etching; we have already obtained an improvement in the spatial resolution of these detectors by a factor of two.