Matière Hadronique et Nucléaire - IPNL - IN2P3
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Matière <strong>Hadronique</strong> <strong>et</strong> Nucléaire<br />
Jean-Yves Grossiord, Nadine Redon, Dany Davesne<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
1<br />
Physique <strong>Hadronique</strong><br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
50 ans<br />
d’ évolution<br />
thématique<br />
d’un groupe de l’<strong>IPNL</strong><br />
Du Synchro au LHC …. en passant par Saturne<br />
Jean-Yves Grossiord, groupe ALICE actuel
Des Réactions Nucléaires à Moyenne Energie (RN)<br />
aux Energies Intermédiaires (EI)<br />
vers la matière hadronique à très haute densité (NAxy/ALICE)<br />
• Structure nucléaire par réactions de simple <strong>et</strong> double transferts, Lyon, Grenoble, Saclay /<br />
M. Gaillard (1967), P. Gaillard (1968 UTC), A. Guichard (1973).<br />
• (Diffusion de particules légères <strong>et</strong> souvent polarisées, Grenoble / groupe R. De Swiniarsky)<br />
• Structure en agrégats de noyaux légers par diffusions <strong>et</strong> réactions quasi-élastiques, Lyon,<br />
Grenoble, Louvain la Neuve / J.-R. Pizzi (1970), M. Chevallier* (1971 HE),<br />
J.-Y. Grossiord (1976), E. Descroix (1984 Saint Etienne).<br />
• Interaction N, d’hypernoyaux 4 H, 4 He, 8 Li, CERN-PS / J. Pniewski / M. Bedjidian (1980).<br />
• Interaction N, dans les noyaux par réaction d’échanges de charges, recherche d’ondes<br />
de choc <strong>et</strong> de l’anomalon, Saturne / P. Radvanyi / D. Contardo* (1984 CMS).<br />
• (Diffusions /réactions avec faisceaux souvent polarisés, Saturne, CERN-LEAR / groupes LNS)<br />
• NA38 : recherche du QGP avec 16 O, 32 S à 200 GeV/nucléon sur cibles fixes <strong>et</strong> protons pour<br />
comparaisons, SPS / 8 labos / O. Drapier (1990 LLR).<br />
• NA50 : recherche du QGP avec 208 Pb à 158 GeV/nucléon sur cibles fixes <strong>et</strong> protons pour<br />
comparaisons, SPS / 13 labos / L. Capelli (2001 CC <strong>IN2P3</strong>).<br />
• (NA51 : étude de la brisure de la symétrie d’isospin avec p de 29 GeV, SPS / 8 labos)<br />
• NA60 = NA50 + trajectographe avant absorbeur / 12 labos / L. Ducroux (2006, HDR).<br />
• ALICE : étude du QGP avec Pb-Pb à 2,76 TeV, p-Pb à 5,02 TeV <strong>et</strong> pp à 0,9, 2,76, 7 TeV pour<br />
comparaisons, LHC / 133 labos / R. Guernane (2001 LPSC), B. Rapp (2004 CEA),<br />
P. Pillot (2005 SUBATECH), L. Massacrier (2011 SUBATECH), M. Guilbaud (2013).<br />
• ALICE + MFT, upgrade similaire à NA60 par rapport à NA50 / R. Tieulent (2013, HDR).
• Structure nucléaire par réactions de simple <strong>et</strong> double<br />
transferts, Lyon, Grenoble, Saclay / M. Gaillard (1967),<br />
P. Gaillard (1968 UTC), A. Guichard (1973).<br />
RN<br />
Avec deux chercheurs de l’IEN d’Alger (M. <strong>et</strong> P. Gaillard)<br />
<strong>et</strong> le synchrocyclotron tout neuf<br />
• (d, t), (d, 3 He) à 28 MeV<br />
• (, t), (, 3 He) à 56 MeV<br />
• (d, 6 Li) à 28 MeV<br />
• (d, ), ( 3 He, p ), (, d)<br />
A. Guichard<br />
P. Gaillard<br />
M. Gaillard<br />
Lyon<br />
Saclay<br />
20 keV<br />
80 keV
• Structure en agrégats de noyaux légers par diffusions <strong>et</strong><br />
réactions quasi-élastiques, Lyon, Grenoble, Louvain la<br />
Neuve / J.-R. Pizzi (1970), M. Chevallier* (1971 HE),<br />
J.-Y. Grossiord (1976), E. Descroix (1984 Saint Etienne).<br />
Grenoble<br />
RN<br />
Lyon<br />
J.-R. Pizzi<br />
M. Chevallier<br />
E. Descroix<br />
3 jours<br />
3 semaines<br />
• (, 2)<br />
• (, t)<br />
• (p, pd)<br />
• (p, pt)<br />
• (p, p 3 He)<br />
• (d, 2d)<br />
• (d, d)<br />
• (d, tp)<br />
Cyclotron plus performant : choix de l’énergie, résolution, intensité, structure des faisceaux
• Interaction N, d’hypernoyaux 4 H, 4 He, 8 Li,<br />
CERN-PS / J. Pniewski / M. Bedjidian (1980).<br />
L<strong>et</strong>tre de J. Pniewski à M. Gusakow<br />
EI<br />
• K - + 6,7 Li 4 H 4 He + - (53 MeV)<br />
• 4 He 4 H + 0 (57 MeV)<br />
M. Bedjidian
• Interaction N, dans les noyaux par<br />
réaction d’échanges de charges, recherche<br />
d’ondes de choc <strong>et</strong> de l’anomalon, Saturne /<br />
P. Radvanyi / D. Contardo* (1984 CMS).<br />
EI<br />
Orientation<br />
« suggérée »<br />
par J. Yoccoz<br />
D. Contardo<br />
(E 3He -E t )<br />
• (p, ++ )<br />
• ( 3 He, t)<br />
• (d pol , 2 He)<br />
• GT/<br />
• Ions Lourds<br />
Refus d’un programme de<br />
fragmentation d’ions sur SPES4<br />
départ du LNS pour NA38
• NA38 : recherche du QGP avec 16 O, 32 S à<br />
200 GeV/nucléon sur cibles fixes <strong>et</strong><br />
protons pour comparaisons, SPS /<br />
8 labos / O. Drapier (1990 LLR).<br />
NA10<br />
• NA50 : recherche du QGP avec 208 Pb à<br />
158 GeV/nucléon sur cibles fixes <strong>et</strong><br />
protons pour comparaisons, SPS /<br />
13 labos / L. Capelli (2001 CC <strong>IN2P3</strong>).<br />
• NA60 = NA50 + trajectographe avant<br />
absorbeur / 12 labos /<br />
L. Ducroux (2006, HDR).<br />
Dimuons de<br />
• J/, ’<br />
• , , <br />
Médaille d'argent du CNRS<br />
à L. Kluberg en 1989, au titre<br />
de la collaboration NA38<br />
NA38<br />
NA50<br />
10 février 2000 : nouvel état de la matière créé au CERN
• ALICE : étude du QGP avec Pb-Pb à 2,76 TeV,<br />
p-Pb à 5,02 TeV <strong>et</strong> pp à 0,9, 2,76, 7 TeV pour<br />
comparaisons, LHC / 133 labos / R. Guernane<br />
(2001 LPSC), B. Rapp (2004 CEA),<br />
P. Pillot (2005 SUBATECH), L. Massacrier<br />
(2011 SUBATECH), M. Guilbaud (2013).<br />
Une fausse bonne idée (J. Lefrançois)<br />
V0-C<br />
VZERO (avec Mexico)<br />
GMS (avec Yerphi)<br />
• Fonctionnalités :<br />
– Déclencheur biais minimum (pp, Pb-Pb,p-Pb)<br />
– Déclencheur de centralité (Pb-Pb, p-Pb)<br />
– Réjection du bruit de fond<br />
– Mesure de la luminosité<br />
– Mesure de la centralité<br />
– Mesure du plan de réaction (Pb-Pb)<br />
400 mesures<br />
20 µm<br />
VZERO dans toutes les publications (51)
• ALICE : étude du QGP avec Pb-Pb à 2,76 TeV,<br />
p-Pb à 5,02 TeV <strong>et</strong> pp à 0,9, 2,76, 7 TeV pour<br />
comparaisons, LHC / 133 labos / R. Guernane<br />
(2001 LPSC), B. Rapp (2004 CEA),<br />
P. Pillot (2005 SUBATECH), L. Massacrier<br />
(2011 SUBATECH), M. Guilbaud (2013).<br />
Mesure des dimuons<br />
issus des résonances<br />
• J/, ’, , ’, ’’,<br />
• , , <br />
Hadronic<br />
absorber ~60 X0<br />
V0-C<br />
2 Trigger Stations<br />
5 Tracking Stations<br />
Hadron Absorber<br />
Muon Spectrom<strong>et</strong>er<br />
μ<br />
μ<br />
• Résolution sur le vertex<br />
<strong>et</strong> sur l’énergie dégradée.<br />
• Bruit de fond important.<br />
L’absorbeur dégrade l’extrapolation<br />
des traces au vertex
• ALICE + MFT, upgrade similaire à NA60 par<br />
rapport à NA50, R. Tieulent (2013, HDR).<br />
µ<br />
µ<br />
D/B<br />
D/B<br />
• Mise en relation des traces MUON<br />
avec la trace mesurée dans le MFT.<br />
µ<br />
µ<br />
X X<br />
B<br />
X<br />
µ<br />
µ<br />
} J/ψ<br />
Muon Forward Tracker<br />
μ<br />
Hadron Absorber<br />
Muon Spectrom<strong>et</strong>er<br />
μ<br />
• Résolution de pointage améliorée. Identification des muons de D (cτ=150 µm) <strong>et</strong><br />
de B (cτ=500 µm), d’où discrimination entre dimuons prompts (J/ψ) <strong>et</strong> déplacés (B).<br />
• Réjection du bruit de fond grâce à la qualité de concordance des traces MUON <strong>et</strong> MFT.<br />
• Amélioration de la masse invariante dimuon à basse masse.<br />
Proposition du groupe <strong>et</strong> futur d’ALICE vers les années 2020
• Conclusion<br />
L’évolution du groupe dans ses activités n’est pas due au hasard<br />
C. Cheshkov B. Cheynis L. Ducroux JYG M. Guilbaud R. Tieulent A. Uras<br />
… ni la perte de ses meilleurs éléments au cours du temps !<br />
O. Drapier L. Capelli R. Guernane B. Rapp<br />
P. Pillot L. Massacrier<br />
• Pour plus d’informations voir A. Guichard (IPN-Lyon, Chronique de 40 années)<br />
• R. Tieulent (HDR)
2<br />
Physique Nucléaire<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Evolution des groupes<br />
Il était une fois … années 60-70<br />
• Haefely (α 4 MeV) réactions transfert J. Depraz, structure nucléaire R. Chéry<br />
• Synchrocyclotron : M. <strong>et</strong> P. Gaillard, J.L. Vidal, L. Feuvrais,…<br />
puis I. Berkès, G. Marest, R. Béraud, M. Meyer, R. Rougny, J. Danière, R. Haroutunian, …<br />
Groupes de Spectrométrie Nucléaire <strong>et</strong> Corrélations Angulaires<br />
pendant le même temps, développement du groupe Cibles gazeuses<br />
L’apogée … années 80-90<br />
Il existe alors 6 groupes de Physique Nucléaire "basse énergie" :<br />
• Ions Lourds I R. Billerey, C. Cerruti, S. Chiodelli, A. Demeyer, D. Guin<strong>et</strong>, Ph. Lautesse<br />
• Ions Lourds II B. Chambon, B. Cheynis, D. Drain, C. Pastor<br />
• Ions Lourds III A. Chevarier, N. Chevarier, E. Gerlic, M. Stern<br />
• Spectrométrie Nucléaire J. Giroux, G. Marguier, M. Morgue<br />
• Interactions Hyperfines I. Berkès, J.P. Hadjout, G. Marest, S. Morier, M. De Jesus<br />
• SNIL (Structure Nucléaire par Ions Lourds) R. Béraud, A. Charv<strong>et</strong>, R. Duffait, A. Emsallem,<br />
M. Meyer, A. Plantier, S. Vanz<strong>et</strong>to, N. Redon, A. Astier<br />
+ les "exportés" T. Ollivier, L. Ducroux, S. Perries<br />
Aujourd’hui …<br />
Un seul groupe Matière Nucléaire C. Ducoin, G. Guin<strong>et</strong>, N. Redon, O. Stézowski<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Expériences 60 – 80<br />
Système de détection<br />
Table de corrélations<br />
Obtention de courbe découpage <strong>et</strong> pesage des pics<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Expériences aujourd’hui<br />
P<strong>et</strong>ite partie de<br />
l’électronique <strong>et</strong> de<br />
l’informatique d’AGATA<br />
Des détecteurs à tous les angles<br />
Traitement de données AGATA<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Du sprint … au marathon<br />
Initiation de l’entraînement à l’athlétisme en<br />
fonction des périodes des noyaux étudiés :<br />
1. Course sur la galerie entre le synchrocyclotron<br />
<strong>et</strong> le laboratoire de mesure (1 er étage du<br />
bâtiment principal)<br />
périodes limites 3 – 4 minutes<br />
2. Installation d’un tuyau transporteur d’un p<strong>et</strong>it<br />
missile, le "Rabbit" contenant la cible irradiée<br />
périodes limites 20 – 30 secondes<br />
3. Spectroscopie sur faisceaux <strong>et</strong> séparateurs en<br />
ligne<br />
Aujourd’hui<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Quelques faits marquants<br />
• 1 er réfrigérateur dilutron (système d’orientation nucléaire à<br />
basse température) NICOLE à ISOLDE au CERN (1993)<br />
• La guerre des accélérateurs d’Ions Lourds<br />
GANIL à l’Isle d’Abeau ? (1975)<br />
• couplage j<strong>et</strong> d’hélium – séparateur d’isotopes ( ~ 1980) puis IGISOL<br />
• Tchernobyl avril 1986<br />
• AMPHORA fin 1988<br />
• EUROGAM – EUROBALL (1992 – 2003)<br />
1 ère estimation du gap d'appariement pour les noyaux superdéformés<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Accélérateurs en France<br />
Orsay (Tandem-Alto)<br />
Strasbourg (VIVITRON)<br />
Grenoble (SARA)<br />
Caen (GANIL-SPIRAL2)<br />
Lyon<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Accélérateurs en Europe<br />
Jyväskylä<br />
Daresbury<br />
GSI<br />
LNL<br />
Legnaro<br />
LNS<br />
Catania<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
2<br />
Accélérateurs dans le monde<br />
Triumf<br />
Canada<br />
Texas A&M<br />
USA<br />
Argonne<br />
USA<br />
RCNP Osaka<br />
Japon<br />
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2<br />
Evolution détecteurs particules<br />
• Détecteurs individuels Si ou CsI<br />
• AMPHORA : 48 CsI(Tl) mur + 92 CsI(Tl) boule<br />
Z jusqu’à 30<br />
• INDRA : 336 modules (ChIo + Si + CsI)<br />
Z jusqu’à 70<br />
• FAZIA : > 1000 modules (Si NTD + CsI)<br />
Z <strong>et</strong> A jusqu’à 100<br />
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2<br />
Evolution détecteurs rayonnements <br />
AGATA<br />
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2<br />
L’avenir<br />
PARIS<br />
AGATA<br />
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3<br />
Physique Nucléaire Théorique<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
3<br />
J. Lafoucrière<br />
C. Maguin<br />
G. Burd<strong>et</strong><br />
A. Partensky<br />
J.-N. Massot<br />
J. Pigeon<br />
R. Nahab<strong>et</strong>ian<br />
E. Elbaz<br />
C. Fayard<br />
G.-H. Lamot<br />
J.Meyer<br />
Les membres du groupe<br />
Réactions nucléaires directes,<br />
calculs de distributions angulaires …<br />
responsabilités à Lyon 1<br />
Problème à 3 corps<br />
Noyaux Premiers déformés, Forces calculs de microscopiques<br />
barrières Lyon fission<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
3<br />
Les membres du groupe<br />
M. Ericson<br />
J. Delorme<br />
A. Figureau<br />
C. Théven<strong>et</strong><br />
P. Guichon<br />
G. Chanfray<br />
Atomes mésiques <strong>et</strong> muoniques<br />
Capture radiative des pions<br />
Théorème de pions mous<br />
Condensation des pions<br />
Fonctions réponses de spin-isospin<br />
Branche pionique<br />
Matière dense <strong>et</strong> chaude<br />
Diagramme de phase de QCD<br />
Physique des neutrinos<br />
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3<br />
Les doctorants<br />
… <strong>et</strong> également tous les thésards qui ont effectué leur thèse en<br />
physique nucléaire théorique...<br />
Eric Chabanat<br />
Imad Laktineh<br />
Jacques Marteau<br />
<strong>et</strong> … Noël Giraud<br />
50 ans de l’<strong>IPNL</strong> – 13 juin 2013
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