Experimental methods in fundamental physics - Introduction and use of GEANT

Enseignants

Bethani Agni (supplée Cortina Gil Eduardo); Bruno Giacomo; Cortina Gil Eduardo;

Langue
d'enseignement

Anglais
> Facilités pour suivre le cours en français

Préalables

Avoir suivi LPHYS2102 constitue un atout.

Thèmes abordés

PARTIM B (5 credits) : Système de détection avancés et conception d'expériences en physique fondamentale.
PARTIM C (5 credits) : Systèmes de déclenchement, d'acquisition de données et de calcul intensif - Algorithmes de traitement de données  - Méthodes statistiques avancées - Outils logiciels pour la simulation et le traitement de données en physique fondamentale.

Contenu

PARTIM A (4 crédits): "Introduction and use of GEANT": ce partim est proposé aux étudiants de la finalité médicale et consiste d'une sélection de sujets parmi ceux repris dans les partims B et C ci-dessous, se focalisant principalement sur la propagation des particules dans la matière.

PARTIM B (5 crédits): "Advanced detection methods": : ce partim est proposé à tous les étudiants

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. Introduction aux méthodes de detection utilisées  en physique des ondes gravitationnelles.

PARTIM C (5 crédits): "Data analysis methods": ce partim est proposé à tous les étudiants

9 Systèmes de déclenchement et d’acquisition de données .
10.  Systèmes de traitement de données hors ligne .
11. Algorithmes de reconstruction d'événements .
a. Tracking.
b. Vertexing.
c. Clustering.
d. Jets.
12. Techniques de calibration et alignement.
13. Introduction aux méthodes de traitement de données utilisées  en physique des ondes gravitationnelles..
14. Méthodes statistiques d'analyse des données.
15. Simulation de la propagation de particules dans la matière
16. 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

-     Cours magistraux en auditoire.
-     Résolution de problèmes en auditoire.
-     Projet personnel software et rédaction d’un rapport.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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. 

Autres infos

Ce cours se compose de 3 partims qui peuvent être pris séparément par les étudiants:
Partim A (4 crédits):  "Introduction and use of GEANT"
Partim B (5 crédits): "Advanced detection methods"
Partim C (5 crédits): "Data analysis methods"

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