Experimental methods in particle physics : Introduction and use of GEANT

Enseignants

Bruno Giacomo; Cortina Gil Eduardo; Delaere Christophe; Vischia Pietro (supplée Bruno Giacomo);

Langue
d'enseignement

Anglais

Thèmes abordés

Détecteurs avancés de particules - Conception d'expériences en physique de particules - Systèmes de déclenchement, d'acquisition de données et de calcul intensif - Algorithmes de reconstruction de données ' Méthodes statistiques avancées - Outils logiciels pour la simulation en physique des particules.

Contenu

1. Formation du signal : cas général.
2. Détecteurs de traces.
a. Compteurs de grandes surfaces : hodoscopes.
b. Spectromètres magnétiques : aimants, résolution.
c. Détecteurs de position de gaz : MWPC, détecteurs de dérive, chambres à jet, TPC, RPC.
d. Détecteurs de position à semi-conducteurs : détecteurs au silicium, détecteurs à fibres scintillantes.
e. TPC à argon liquide. TPC à double phase.
3. Calorimétrie
a. Calorimètres électromagnétiques.
b. Calorimètres hadroniques.
c. Calorimètres à basse température.
d. Bolomètres.
4. Identification des particules.
a. Détecteurs de muons.
b. Détecteurs Cerenkov : seuil, différentiel, RICH.
c. Détecteurs TRD.
d. Temps de vol.
e. dE/dx.
5. Etude de détecteurs complexes : approche du type club de lecture.
a. Collider: CMS, DELPHI.
b. Cible fixe : NA62.
c. Astroparticle : AMS-02, Auger.
6. Systèmes auxiliaires.
a. Systèmes basse et haute tension.
b. Systèmes à gaz.
c. Systèmes de refroidissement.
d. Supports mécaniques.
e. Câblage.
7. Electronique nucléaire.      
8. Systèmes de déclenchement et d’acquisition de données .
9.  Systèmes de traitement de données hors ligne .
10. Algorithmes de reconstruction d'événements .
a. Tracking.
b. Vertexing.
c. Clustering.
d. Jets.
            11. Techniques de calibration et alignement.
            12. Méthodes statistiques d'analyse des données.
            13. Simulation de la propagation de particules dans la matière.
      14. Projets concernant soit la simulation de la propagation de particules dans la matière,    soit des systèmes réels de détection de particules réalisés en laboratoire, soit une analyse statistique de données issues d’une expérience en physique.

Méthodes d'enseignement

En raison de la crise du COVID-19, les informations de cette rubrique sont particulièrement susceptibles d’être modifiées.

1.   Cours de théorie et séances d’exercices.
-     Cours magistraux en auditoire.
-     Résolution de problèmes en auditoire.
2.   Travaux pratiques (7.5h). Présence obligatoires aux laboratoires suivants :

• Large-area cosmic ray detector ;
• Silicon sensors characterization ;
• Construction of an RPC detector.

Rédaction d’un rapport sur un laboratoire au choix.
      3.   Projet personnel software et rédaction d’un rapport.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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Evaluation de rapports rédigés par les étudiant.e.s sur des projets concernant soit la simulation de la propagation de particules dans la matière, soit des systèmes réels de détection de particules réalisés en laboratoire, soit une analyse statistique de données issues d’une expérience en physique. Evaluation d’une interrogation orale sur les projets et la matière traitée dans l’unité d’enseignement. 

Bibliographie

C. Grupen, B. Schwartz, “Particle Detectors” (2nd edition).
D. Green, “The Physics of Particle Detectors”.
R. Fernow, “Introduction to Experimental Particle Physics”.
C. Leroy, P.G. Rancoita, “Principles of Radiation Interaction in Matter and Detection”.
S. Tavernier, “Experimental Techniques in Nuclear and Particle Physics”.
G. Cowan, “Statistical Data Analysis”, Oxford Science Publications.

Faculté ou entité
en charge

PHYS