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L'expérience CMS (du nom du détecteur Compact Muon Solenoid, en français « solénoïde compact à muons ») est une des expériences de physique des particules du Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.

Le détecteur CMS est situé dans une caverne souterraine à Cessy au point 5, en France, près de la frontière avec la Suisse. Il a été construit et est exploité par environ 2 600 personnes de presque 40 nationalités, appartenant à 180 instituts scientifiques. Le détecteur a une forme cylindrique de 21 mètres de long et 15 mètres de diamètre, et pèse 14 000 tonnes^[1]. L'aimant solénoïde de CMS est un cylindre creux de 6 m de diamètre et de 13 m générant un champ magnétique de 4 T^[2] et pesant près de 2000 t.

Contexte

Un autre détecteur, ATLAS, a été bâti en un autre point du LHC et étudie la même physique que CMS par des technologies de détection différentes. Les collaborations ATLAS et CMS sont à la fois dans une situation de compétition et de coopération pour les découvertes majeures et les mesures de précision.

Historiquement, ils prennent la succession des détecteurs CDF et D0 du Tevatron (un collisionneur proton-antiproton situé à Fermilab près de Chicago, qui a fonctionné de 1983 à 2011).

Objectifs

CMS est un détecteur généraliste, capable d'étudier tous les aspects des collisions de protons et d'ions lourds fournies par le collisionneur LHC.

Les buts majeurs de l'expérience sont :

de confirmer et préciser les mesures concernant le Modèle Standard de la Physique ;
de découvrir le boson de Higgs, objectif atteint en 2012 ;
d'explorer la physique à l'échelle du TeV ;
de chercher des signes de la physique au-delà du modèle standard, tels que la supersymétrie, ;
d'étudier le plasma de quarks et de gluons dans les collisions d'ions lourds (une autre expérience du LHC, Alice, est aussi consacrée à cette étude).

Structure du détecteur

Comme la plupart des détecteurs de physique des particules, CMS est formé de différents sous-systèmes destinés à mesurer le type de particules, la position, l'énergie et la quantité de mouvement des photons, électrons, muons et autre phénomènes (jets de hadrons) produits lors des collisions.

Il est formé de plusieurs couches, avec, du centre vers l'extérieur :

un trajectomètre entièrement en silicium ;
un calorimètre électromagnétique ou ECAL, formé d'environ 80 000 cristaux scintillants de tungstate de plomb (PbWO₄)
un calorimètre hadronique ou HCAL, composé de couches intercalées de matériau dense (laiton) et de scintillateurs plastique ou de fibres de quartz ;
un aimant solénoïde supraconducteur qui englobe les trois précédents sous-détecteurs, et les baigne dans un champ magnétique puissant et homogène de 4 T.
à l'extérieur de l'aimant, des chambres à muons (seules ces particules sont suffisamment pénétrantes pour être capables de traverser l'ensemble des détecteurs internes) placées dans la culasse de l'aimant.

Bauwesen

Pour gagner du temps, lors du creusement de la caverne, CMS a été construit en surface en 15 tranches autonomes; ces tranches ont été descendues une à une à 100 mètres sous terre par une grue spéciale (l'élément central comprenant l'aimant pesait presque 2 000 tonnes) puis assemblées. Le dernier élément de construction du CMS a été descendu le 22 janvier 2008.

Photographies

Notes et références

↑ « CMS », sur CERN (consulté le 20 avril 2023).
↑ « Le solénoïde supraconducteur pour le détecteur CMS », sur Le DAp aujourd'hui (consulté le 20 avril 2023).

Liens externes

(en) Site officiel grand public de CMS, sur le site cms.cern.ch
Pages CMS du site LHC-France du CNRS et du CEA, sur le site lhc-france.fr
Page CMS du site LHC du CERN, sur le site public.web.cern.ch
TOTEM, sur le site public.web.cern.ch
Films de la construction, sur le site cmsinfo.cern.ch

Portail de la physique

[1] « CMS », sur CERN (consulté le 20 avril 2023).

[2] « Le solénoïde supraconducteur pour le détecteur CMS », sur Le DAp aujourd'hui (consulté le 20 avril 2023).

[1]

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 {{voir homonymes|CMS}}
+L'expérience '''CMS''' (du nom du [[Détecteur de particules|détecteur]] '''''{{lang|en|Compact Muon Solenoid}}''''', en français « solénoïde compact à muons ») est une des expériences de [[physique des particules]] du [[Grand collisionneur de hadrons]] (LHC) du [[CERN]].
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+Le détecteur CMS est situé dans une caverne souterraine à [[Cessy]] au point 5, en France, près de la frontière avec la Suisse. Il a été construit et est exploité par environ {{nombre|2600|personnes}} de presque {{nombre|40|nationalités}}, appartenant à {{nombre|180|instituts}} scientifiques. Le détecteur a une forme cylindrique de {{unité|21|mètres}} de long et {{unité|15|mètres}} de diamètre, et pèse {{unité|14000|tonnes}}<ref>{{lien web |titre=CMS |url=https://home.cern/fr/science/cms |site=CERN |consulté le=20-04-2023}}.</ref>. L'aimant solénoïde de CMS est un cylindre creux de {{unité|6|m}} de diamètre et de {{unité|13|m}} générant un [[champ magnétique]] de 4 [[tesla (unité)|T]]<ref>{{lien web |titre=Le solénoïde supraconducteur pour le détecteur CMS |url=http://irfu.cea.fr/dap/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_visu.php?id_ast=2899 |site=Le DAp aujourd'hui |consulté le=20-04-2023}}.</ref> et pesant près de 2000 [[tonne|t]].
-'''{{lang|en|Compact Muon Solenoid}}''' (''solénoïde compact à muons'' en français) est une des 2 expériences génériques (avec [[Atlas (CERN)|Atlas]]) du collisionneur proton proton [[Large Hadron Collider|LHC]] du [[CERN]]. Il a été construit par environ {{nombre|2600|personnes}} appartenant à {{nombre|180|instituts}} scientifiques de presque {{nombre|40|nationalités}}. Il est situé au sein d'une caverne souterraine à [[Cessy]], en France près de la frontière avec la Suisse. Le détecteur a une forme cylindrique de {{unité|21|mètres}} de long, et {{unité|16|mètres}} de diamètre. Il pèse environ {{unité|12500|tonnes}}.
+[[Image:CERN CMS endcap 2005 October.jpg|vignette|upright=1.2|Photo du CMS du [[Large Hadron Collider|LHC]].]]
-== Buts ==
+== Contexte ==
-Les buts majeurs de cette expérience sont :
+Un autre détecteur, [[ATLAS (détecteur)|ATLAS]], a été bâti en un autre point du [[Large Hadron Collider|LHC]] et étudie la même physique que CMS par des technologies de détection différentes.
+Les collaborations ATLAS et CMS sont à la fois dans une situation de compétition et de coopération pour les découvertes majeures et les mesures de précision.
+Historiquement, ils prennent la succession des détecteurs [[Collider Detector at Fermilab|CDF]] et [[D0]] du [[Tevatron]] (un collisionneur proton-antiproton situé à [[Fermilab]] près de [[Chicago]], qui a fonctionné de 1983 à 2011).
+== Objectifs ==
+CMS est un détecteur généraliste, capable d'étudier tous les aspects des collisions de [[proton]]s et d'[[ion]]s lourds fournies par le collisionneur [[Large Hadron Collider|LHC]].
+Les buts majeurs de l'expérience sont :
 * de confirmer et préciser les mesures concernant le [[Modèle standard (physique)|Modèle Standard de la Physique]] ;
+* de découvrir le [[boson de Higgs]], objectif atteint en 2012 ;
 * d'explorer la physique à l'échelle du [[TeV]] ;
+* de chercher des signes de la [[physique au-delà du modèle standard]], tels que la [[supersymétrie]], ;
-* de découvrir le [[boson de Higgs]] ;
+* d'étudier le [[plasma de quarks et de gluons]] dans les collisions d'ions lourds (une autre expérience du [[Large Hadron Collider|LHC]], [[ALICE (expérience)|Alice]], est aussi consacrée à cette étude).
-* de chercher des signes de la physique au-delà du modèle standard tels que la [[supersymétrie]] ;
-* d'étudier les collisions d'ions lourds (une autre expérience [[ALICE (expérience)|Alice]] est consacrée à cette étude).
-== Vue générale du détecteur ==
+== Structure du détecteur ==
+[[Fichier:CERN LHC Compact Muon Solenoid - panorama.jpg|vignette|Panorama de la caverne du détecteur]]
+Comme la plupart des [[Détecteur de particules|détecteurs de physique des particules]], CMS est formé de différents sous-systèmes destinés à mesurer le type de particules, la position, l'[[énergie]] et la [[quantité de mouvement]] des [[photon]]s, [[électron]]s, [[muon]]s et autre phénomènes (jets de [[hadron]]s) produits lors des collisions.
+Il est formé de plusieurs couches, avec, du centre vers l'extérieur :
-CMS est un détecteur généraliste, capable d'étudier tous les aspects des  collisions de [[proton]] à {{unité|14|[[TeV]]}}, énergie dans le centre de masse du collisionneur [[Large Hadron Collider|LHC]]. Comme la plupart des détecteurs de physique des particules, il est formé de différents sous-systèmes destinés à mesurer le type de particules, la position, l'[[énergie]] et la [[quantité de mouvement]] des [[photon]]s, [[électron]]s, [[Muon|muons]] et autre phénomènes (jets de [[Hadron|hadrons]]) produits lors des collisions. Il est formé de plusieurs couches (du centre vers l'extérieur) :
-* un trajectomètre entièrement en silicium ;
+* un trajectomètre entièrement en [[silicium]] ;
-* un [[calorimètre (physique des particules)|calorimètre]] électromagnétique formé d'environ {{unité|80000|[[cristal|cristaux]]}} ; [[Scintillation (physique des particules)|scintillants]] de tungstate de plomb (PbWO<sub>4</sub>)
+* un [[calorimètre (physique des particules)|calorimètre]] électromagnétique ou ECAL, formé d'environ {{unité|80000|[[cristal|cristaux]]}} [[Scintillation (physique des particules)|scintillants]] de [[tungstate de plomb]] ({{Fchim|PbWO|4}})
-* un calorimètre hadronique composé de couches intercalées de matériau dense ([[laiton]]) et de scintillateurs plastique ou de fibres de [[Quartz (électronique)|quartz]] ;
+* un calorimètre hadronique ou HCAL, composé de couches intercalées de matériau dense ([[laiton]]) et de scintillateurs plastique ou de fibres de [[Quartz (électronique)|quartz]] ;
-Ces trois sous détecteurs sont suffisamment compacts pour être placé à l'intérieur d'un aimant [[solénoïde]] [[supraconducteur]] créant un champ puissant et homogène de {{unité|4|[[Tesla (unité)|T]]}}.
+* un aimant [[solénoïde]] [[supraconducteur]] qui englobe les trois précédents sous-détecteurs, et les baigne dans un champ magnétique puissant et homogène de {{unité|4|[[Tesla (unité)|T]]}}.
 * à l'extérieur de l'aimant, des chambres à [[Muon|muons]] (seules ces particules sont suffisamment pénétrantes pour être capables de traverser l'ensemble des détecteurs internes) placées dans la culasse de l'aimant.
-[[Image:CMScollaborationPoster.png|thumb|none|600px|Vue éclatée de CMS. Au milieu, la silhouette d'un homme donne l'échelle. (RETURN YOKE : culasse, SPERCONDUCTING MAGNET : aimant supraconducteur, HCAL : calorimètre hadronique, CRYSTAL ECAL : calorimètre électromagnétique à cristaux, FORWARD CALORIMETER : calorimètre sur l'avant)]]
-== Les différentes couches CMS – du centre vers l'extérieur ==
+[[Image:Schema_transverse_cms.png|vignette|none|600px|Schéma d'une tranche du détecteur, du centre (à gauche) vers l'extérieur (à droite).]]
-[[Image:Schema_transverse_cms.png|thumb|none|600px|Schéma d'une tranche du détecteur]]
-== Installation souterraine ==
-Pour gagner du temps, lors du creusement de la caverne, CMS a été construit en surface en {{nombre|14|tranches}} autonomes; ces tranches ont été descendues une à une  à {{unité|100|mètres}} sous terre par une grue spéciale (l'élément central comprenant l'aimant pesait presque 2000 tonnes) et assemblées ensemble. Le dernier élément de construction du CMS a été descendu le 22 janvier 2008.
-[[Image:CMS Yep2 descent.gif|thumb|none|700px|Descente d'une roue du bouchon de CMS]]
-== Contexte ==
-Une autre expérience [[ATLAS (détecteur)|ATLAS]], installé sur un autre point du LHC, a été bâtie pour étudier la même physique au moyen de techniques différentes; les collaborations ATLAS et CMS seront en compétition et coopération lors de découvertes majeures.
-Le [[Tevatron]] est un collisionneur  proton - antiproton à [[Fermilab]] près de Chicago aux États-Unis, avec une énergie dans le centre de masse d'environ {{unité|2|[[Électron-volt|TeV]]}} qui fonctionne depuis   1987 avec deux expériences  [[Collider Detector at Fermilab|CDF]] et [[D0]].
+== Construction ==
+Pour gagner du temps, lors du creusement de la caverne, CMS a été construit en surface en {{nombre|15|tranches}} autonomes; ces tranches ont été descendues une à une  à {{unité|100|mètres}} sous terre par une grue spéciale (l'élément central comprenant l'aimant pesait presque {{unité|2000|tonnes}}) puis assemblées. Le dernier élément de construction du CMS a été descendu le {{date-|22 janvier 2008}}.
 == Photographies ==
 <gallery perrow="6">
 Image:CMS 41.JPG
 Image:CERN CMS vacuum tank.jpg
-Image:Insertion of vac-tank 2.jpg
 Image:Cms34.jpg
-Image:The CMS cavern 2.jpg
 </gallery>
+== Notes et références ==
+{{Références}}
 == Liens externes ==
@@ Ligne 60 : / Ligne 60 : @@
 * [http://cmsinfo.cern.ch/Welcome.html/CMSmedia/CMSmovies.html Films de la construction], sur le site cmsinfo.cern.ch
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+{{Palette|Large Hadron Collider|CERN}}
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Articles liés	LHC@home Sécurité des collisions de particules au Large Hadron Collider CERN Courier (en) CERN openlab Worldwide LHC Computing Grid (en) Microcosm Streets in CERN (en) The Globe of Science and Innovation (en) La Fièvre des particules (documentaire de 2013) (en)