La station iRPC (anneau blanc) installée.
En 2025, un nouveau détecteur a rejoint le système de détection des muons à l’avant de l’expérience CMS : les improved Resistive Plate Chambers (iRPC). Ces détecteurs occupent maintenant une zone compliquée peu couverte jusqu’à lors. En tout, 72 de ces nouvelles chambres seront installées pour fonctionner pendant les 15 prochaines années de la phase de haute luminosité du LHC, en complément des chambres déjà en place (1056). Elles sont réparties en 4 stations de 18 chambres. Deux de ces stations ont déjà été installées et testées avec succès et en un temps record (3 semaines) entre janvier et février 2025. Les deux autres le seront durant l’hiver 2025-2026.
Ces détecteurs viennent couvrir une zone où les muons sont produits presque parallèlement aux faisceaux de particules du LHC — avec des angles compris entre 10 et 20 degrés. Ces muons s’accompagnent d’un véritable déluge de particules secondaires : photons, électrons, neutrons… Malgré les protections entourant le détecteur CMS, nombreuses sont ces particules qui arrivent jusqu’aux détecteurs : jusqu’à 2000 signaux par cm2, soit trois fois plus que ce que les chambres classiques de CMS peuvent tolérer — soit trois fois plus que ce que les chambres CMS classiques peuvent gérer. C’est pourquoi les iRPC ont été spécialement repensées pour résister à cet environnement très bruyant.
L’IP2I a joué un rôle clé dans ce projet avec plus de 20 personnes impliquées à différents moments sous la direction de Maxime Gouzevitch (coordinateurs scientifiques du projet) et Geoffrey Galbit (coordinateur technique EDAQ). L’institut a développé un système de lecture des signaux original, proposé par Imad Laktineh. Ce système repose sur de grandes plaques électroniques (PCB) très fines — 1,5 mètre de long pour 60 cm de large, et seulement 600 microns d’épaisseur — fabriquées grâce à un partenariat avec l’entreprise française ELVIA, qui possède un savoir-faire leader au niveau mondial dans le domaine des très grands PCBs. Quand un muon traverse le détecteur, il laisse un signal électrique sur ces plaques, qui est ensuite transmis aux deux extrémités vers une carte de lecture ultra-rapide développée par le groupe EDAQ en collaboration avec le laboratoire IN2P3 OMEGA. Cette carte, conçue en grade partie par Claude Girerd, analyse le signal et mesure le moment précis où il est arrivé, avec une précision record dans CMS : seulement 0,5 nanoseconde ! Et bien sûr, toute l’électronique est conçue pour résister aux radiations.
L’équipe IP2I au charbon.
A gauche : tests sur faisceau. A droite : Installation des chambres iRPC
Les membres de l’institut ont eu le rôle leader à tous les étapes de ce projet: conception, validation du concept, certification sur faisceau des prototypes, production et installation. En tout, l’IP2I a suivi la fabrication de 160 cartes électroniques (PCB) et 160 cartes de lecture, qu’il a soigneusement testées avant de les envoyer dans les zones d’assemblage.
1) Principaux participants de l’IP2I au projet iRPC:
Physiciens CMS: Maxime Gouzevitch, Imad Laktineh, Laurent Mirabito, Gerald Grenier, Pierre Depasse
Post-Docs CMS: Ece Asilar, Jie Xiao
Thesards CMS: François Lagarde, Konstantin Shchablo, Elise Jourd’hui
Stagiaire L3: Alice Albouy
EDAQ: Claude Girerd, Geoffrey Galbit, Loup Balleyguier, Xiushan Chen, William Tromeur, Gustave Garde, Guillaume Noel, Alban Luciol,
Informatique: Cristophe Combaret, Rodolphe Della Negra
2) Sources:
2.1) https://cms.cern/news/hi-lumi-irpc-muon-chambers-installed-cms-record-time
2.2) CMS iRPC FEB development and validation – Archive ouverte HAL
2.3) https://cds.cern.ch/record/2920454/files/DP2024_130.pdf
2.4) CMS iRPC RE-4/1 installation – YETS 2025 – CERN Document Server
2.5) CMS iRPC RE-3/1 installation – YETS 2025 – CERN Document Server