BaBar (expérience) - Définition
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Données enregistrées
L'expérience BaBar a accumulé des données pendant presque une décennie, pour la plus grande part à une énergie correspondant à la masse de l'υ(4S), c'est-à-dire à 10.58 GeV. Une petite fraction des données a été acquise à une énergie légèrement inférieure, de 40 MeV, pour étudier le bruit de fond des interactions e+e-. Enfin, en 2008, quelques mois de fonctionnement ont été dédiés à l'étude de l'υ(2S) et υ(3S), respectivement les premier et second états excités du méson υ.
Après un démarrage rapide, La luminosité instantanée de l'accélérateur a atteint et dépassé 1034cm−2s−1.
| Dates | Luminosité intégrée totale (fb−1) | Nombre de upsilon | |
|---|---|---|---|
| upsilon(4S) | 1999 - 2007 | 426 | 468 millions |
| upsilon(3S) | 2008 | 28 | 122 millions |
| upsilon(2S) | 2008 | 14 | 99 millions |
Description du détecteur
Le détecteur BaBar utilise les faisceaux de l'anneau de stockage PEP-II : un faisceau d'électrons de 9 GeV et un faisceau de positrons de 3,1 GeV entrent en collision au centre du détecteur. L'énergie des faisceaux est ajustée de façon à ce que l'énergie dans le référentiel du centre de masse corresponde à la masse du méson υ(4S), le 3e état excité de l'υ, le premier qui soit suffisamment lourd pour se désintégrer en une paire B - Bbar. L'asymétrie en énergie permet de mesurer la différence de durée de vie des deux B, par la différence de leur parcours avant désintégration.
Le détecteur lui-même est de forme cylindrique et composé de plusieurs couches :
- Un détecteur de vertex en silicium (SVT) constitué de 5 couches de silicium à lecture double-face effectue une trajectographie de précision des traces chargées au plus près du vertex (en) de l'évènement,
- Une chambre à dérive (DCH), chambre à fils comprenant 40 couches de cellules, complète la trajectographie, fournissant en particulier une mesure de l'impulsion de la trace,
- Un détecteur de rayonnement Tcherenkov, transmis par réflexion totale interne (DIRC), consistant de 144 fines barres de quartz dans un arrangement cylindrique. La lumière Tcherenkov est émise dans le matériau à un angle qui dépend de la vitesse de la particule chargée, et donc, à impulsion donnée, de sa masse, fournissant ainsi une possibilité d'identification de la nature de la particule. Les photons se propagent le long de la barre par réflexion, l'angle étant précieusement conservé. En sortie de barre, et après un parcours d'environ un mètre dans une cuve d'eau ultra-pure, le photon est détecté par un photomultiplicateur. Des positions de la barre et du photomultiplicateur, on obtient une mesure de l'angle Tcherenkov et donc de la masse de la particule.
- Un calorimètre électromagnétique(EMC) constitué de 6580 cristaux scintillants de CsI, dans lesquels les électrons et photons issus de l'évènement créent une gerbe électromagnétique (en) et déposent l'essentiel de leur énergie, qui est ainsi mesurée.
- Un électroaimant, solénoïde supra-conducteur qui crée un champ magnétique de 1.5 T. La trajectoire des traces chargées est courbée par le champ, ce qui permet la mesure de l'impulsion.
- Un retour de champ instrumenté (IFR). Une épaisse couche de fer canalise le retour du flux magnétique à l'extérieur de l'aimant. Ce matériau est « instrumenté » de plans de détecteurs de particules, permettant d'observer les gerbes crées par les hadrons. Les muons seuls traversent les IFR, laissant une trace sans gerbe, et sont ainsi identifiés.
