[News] Il y a 50 ans, Charpak révolutionnait les détecteurs

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Adrien
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[News] Il y a 50 ans, Charpak révolutionnait les détecteurs

Message par Adrien » 25/02/2018 - 0:00:07

Il y a cinquante ans Georges Charpak, qui travaillait alors au CERN, révolutionnait la détection de particules en publiant un article décrivant son invention: un nouveau système de détection de particules. La nouvelle technique permettait d'enregistrer des millions de traces de particules à chaque seconde, au lieu d'une ou deux avec les méthodes traditionnelles. La chambre proportionnelle multifils venait de voir le jour.

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De gauche à droite, Georges Charpak, Fabio Sauli et Jean-Claude Santiard en train de travailler sur une chamber multifils en 1970. (Image: CERN)
Jusqu'en 1968, le travail pratique de détection des particules consistait essentiellement à scruter des milliers de photographies produites dans des chambres à bulles ou des chambres à étincelles, des tubes à décharge ou des compteurs à scintillation afin de chercher des traces intéressantes laissées par les débris de collisions de particules. Pour découvrir de nouvelles particules ou de nouveaux phénomènes, il faut bien souvent rechercher des interactions rares, survenant dans un événement sur un milliard.  Les méthodes anciennes, reposant sur l'examen de photographies, ne permettaient pas de repérer rapidement cet événement, si bien que la découverte de phénomènes nouveaux et de particules inconnues était un travail très fastidieux.

L'arrivée des amplificateurs à transistor sera une révolution ; une caméra peut détecter une étincelle, mais un fil de détection raccordé à un amplificateur est capable de détecter un effet bien plus ténu. Georges Charpak comprend alors qu'à l'aide de l'électronique moderne, et en reliant le détecteur directement à un ordinateur, il devient possible d'accroître fortement le recueil de données. Le 23 février 1968, il publie, en collaboration avec des collègues, un article intitulé « The use of multiwire proportional counters to select and localize charged particles ».

La chambre multifils utilisait un instrument beaucoup plus ancien, à savoir le compteur proportionnel, par exemple un tube Geiger-Müller, de façon innovante.

Dans un compteur proportionnel, une tension électrique est appliquée aux bornes d'un tube rempli de gaz et au centre duquel passe un fil. Le gaz est ionisé, et les électrons libérés des atomes de gaz migrent vers le fil situé au centre du tube. Là, en raison du champ électrique élevé, ces ions négatifs se déplacent plus rapidement, ionisant alors davantage d'atomes de gaz, ce qui libèrent davantage d'électrons ; ceux-ci sont à leur tour accélérés, et ainsi de suite. Cette avalanche d'ions crée un signal électrique sur le fil, ce qui révèle l'emplacement de la première ionisation.

Charpak a eu l'idée, au lieu d'utiliser un tube et un seul fil, de recourir à une enceinte remplie de gaz et équipée de nombreux fils de détection parallèles. Chaque fil était connecté à un amplificateur à transistor et fonctionnait ainsi comme un compteur proportionnel indépendant. Ce dispositif, relié à un ordinateur, permettait d'obtenir une vitesse de comptage mille fois supérieure à celle des autres détecteurs existant à l'époque.

L'invention a révolutionné la détection de particules, la faisant entrer dans l'ère électronique.

En 1992, Charpak a reçu le prix Nobel de physique pour cette avancée remarquable dans les techniques d'exploration des profondeurs de la matière, et, aujourd'hui, beaucoup d'expériences de physique des particules utilisent de façon habituelle un détecteur s'appuyant sur le principe de la chambre proportionnelle multifils de Charpak. Ce type de détecteur a permis des découvertes importantes en physique des particules, y compris le quark charmé, les bosons W et Z et le gluon, et a plusieurs autres applications dans les domaines de la médecine et de la biologie.

Source: Iva Raynova - Copyright CERN

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POB
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Re: [News] Il y a 50 ans, Charpak révolutionnait les détecteurs

Message par POB » 25/02/2018 - 9:06:26

A la fin des années 60, j'avais croisé dans la rue un copain qui étudiait à l'X (rue Descartes à l'époque) et qui bossait au laboratoire des hautes énergies du Pr Louis Leprince-Ringuet. Il était tout content de me rencontrer parce que son labo cherchait un vacataire, de préférence physicien de formation, pour dépouiller des milliers de photos de chambres à bulles.
Je venais de trouver un boulot, un truc à la con très mal payé, mais j'avais donné ma parole et je ne pouvais pas la trahir. J'avais alors suggéré à mon copain de contacter un autre ami commun, alpiniste comme nous et qui cherchait un boulot mais qui faisait ses études en pharmacie.
Ils firent affaire et travaillèrent ensemble jusqu'au déménagement du labo au CERN.

A cette époque, les chambres à bulles venaient de complètement remplacer les chambres de Wilson, le principe commençait à être assez connu pour que nos professeurs de physique l'aient intégré dans leurs cours en maîtrise mais je n'ai jamais travaillé dessus en TP, c'était bien trop pointu pour des étudiants et la fac Jussieu n'avait pas ce type de matériel.
Déjà qu'en électronique on travaillait encore sur des tubes, on bricolait au niveau des transistors, les circuits intégrés n'étaient pas entrés dans le domaine public.

C'est énorme ce que la Science et la technique ont pu progresser en un demi-siècle ! Je suis contente, au soir de ma vie, d'avoir connu cette époque.
:bieres:
C'est une grande misère de n'avoir pas assez d'esprit pour parler, ni assez de jugement pour se taire. (La Bruyère)

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cisou9
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Re: [News] Il y a 50 ans, Charpak révolutionnait les détecteurs

Message par cisou9 » 25/02/2018 - 11:58:45

POB a écrit :
25/02/2018 - 9:06:26
A la fin des années 60
Déjà qu'en électronique on travaillait encore sur des tubes, on bricolait au niveau des transistors, les circuits intégrés n'étaient pas entrés dans le domaine public. :bieres:
J'ai fais mes études d'électronique en 61, tous les TP étaient avec les tubes, on a étudié les transistors théoriquement.
Et quand j'ai été embauché, on ne travaillais qu'avec des transistors bipolaires, les TEC grand public sont arrivés plus tard. __ ;) __
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
Alexandre Soljenitsyne.

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