L'un des plus grands projets entrepris au centre de recherche du CERN près de Genève - l'expérience ATLAS - est sur le point d'être modernisé. ATLAS a joué un rôle crucial dans la découverte du boson de Higgs en 2012. Avec une longueur de 46 mètres et un diamètre de 25 mètres, le détecteur ATLAS est ainsi le plus grand appareil de ce type utilisé dans un accélérateur de particules. Il est prévu de moderniser le détecteur ATLAS à partir de fin 2018. Des chercheurs de l'Université Johannes Gutenberg de Mayence (JGU) et du CERN ont développé un premier prototype pour cette entreprise, qui a maintenant été installé sur le détecteur ATLAS. Ici, il enregistre les collisions de particules du Grand collisionneur de hadrons (LHC).

« Notre prototype représente un schéma directeur pour les futurs détecteurs de particules qui seront produits dans le monde pour être installés dans ATLAS en 2019/2020, " a expliqué le professeur Matthias Schott, qui a été nommé professeur Lichtenberg en physique expérimentale des particules à JGU en 2013. Lui et son groupe de travail collaborent avec leurs collègues du CERN depuis plusieurs années au développement de ce prototype révolutionnaire.

L'expérience ATLAS est l'un des quatre principaux détecteurs de particules du LHC. Il a été spécialement conçu pour étudier les composants fondamentaux de la matière et pour en savoir plus sur le boson de Higgs. Le spectromètre à muons du détecteur ATLAS joue ici un rôle central car il détecte et mesure les muons qui peuvent être créés par la désintégration du boson de Higgs. Les détecteurs de muons sont montés en trois couches sur les deux côtés externes du détecteur ATLAS en forme de cylindre. La couche la plus interne, connue sous le nom de Petite Roue, doit être remplacé par des détecteurs de gaz à microstructure innovants dans le cadre du projet de mise à niveau. Ces détecteurs dits Micromegas utilisent une technologie qui a été développée récemment et qui n'a pas encore été utilisée dans des projets d'une telle envergure. "Les différentes couches des Nouvelles Petites Roues avec leurs 10 mètres de diamètre offriront une surface active de détection de 2500 mètres carrés et pourront ainsi couvrir une large gamme de l'ensemble du spectre des muons, " a ajouté Schott.

Le professeur Matthias Schott et son équipe ont d'abord testé le prototype de détecteur dans le Mayence Microtron MAMI, un accélérateur de particules situé sur le campus JGU, avant de l'installer au spectromètre à muons de l'expérience ATLAS. Les tests sont en cours depuis plusieurs semaines et à ce jour tout semble se dérouler comme prévu. « Nous avons franchi un cap et les résultats de nos premiers tests sont vraiment très prometteurs, " a conclu Schott.

Les physiciens basés à Mayence sont déjà convaincus qu'il sera possible de mener à bien le grand projet de mise à niveau en 2018 sur la base de ce chef-d'œuvre technologique. Ceux qui travailleront sur la nouvelle petite roue (NSW) seront les universités de Fribourg, Munich, Wurtzbourg, et Mayence, instituts partenaires en France, Grèce, Italie, et la Russie ainsi que des chercheurs du CERN. Dans les années à venir, Le professeur Matthias Schott et son équipe pourront s'appuyer sur un appui majeur du laboratoire détecteur du Pôle d'Excellence 'Physique de Précision, Interactions fondamentales et structure de la matière" (PRISMA) à l'Université de Mayence. Plusieurs millions d'euros doivent être investis dans l'ensemble du projet. Les travaux de mise à niveau devraient être achevés d'ici 2021 afin qu'ATLAS puisse ensuite enregistrer encore plus de données que jamais des collisions de particules plus fréquentes, fournissant ainsi de nouvelles connaissances sur les éléments constitutifs fondamentaux de la matière.