Il y a 13.8 milliards d’années, une quantité égale de matière et d’antimatière se créèrent suite au Big Bang. Après seulement 1 seconde, alors que l’Univers se dilatait et se refroidissait, l’antimatière avait déjà pratiquement disparu, permettant à la matière de former tout ce qui se trouve autour de nous comme les étoiles, les planètes et la vie. L’expérience LHCb, située à 100m sous-terre à la frontière franco-suisse, cherche à explorer le mystère de la disparition de l’antimatière en se spécialisant dans la physique des particules formées de quarks b (beauté) et c (charme). C’est une des quatre principales expériences du grand collisionneur de Hadrons (LHC) au CERN. LHCb est formée d’environ 1200 membres provenant de 73 instituts dans 16 pays à travers le monde. La géométrie du détecteur LHCb est basée sur le fait que les hadrons formées de quarks b et c sont principalement produits dans un cône dont l’axe est parallèle au tuyau du faisceau du LHC. Le détecteur est une série de sous-détecteurs ayant chacun une fonction particulière :
- Le Vertex Locator (appelé VELO) est placé au point d’interaction des protons du LHC. C’est un détecteur au silicium permettant une reconstruction précise des vertex de désintégrations des hadrons.
- RICH1 et RICH2 sont des détecteurs basés sur l’effet Cherenkov. Ils permettent d’identifier la nature des particules.
- Les trajectographes UT, ainsi que le SciFi (T1, T2 et T3) permettent de reconstruire la trace des particules. Notre equipe LPHE a participé au développement et soutient l’exploitation du trajectographe SciFi.
- L’aimant placé entre les stations UT et le SciFi courbe la trajectoire des particules chargées afin d’obtenir une mesure précise de leur quantité de mouvement.
- Les calorimètres électromagnétiques (ECAL) et hadroniques (HCAL) sont nécessaires pour mesurer l’énergie des électrons, des photons et des hadrons.
- Les stations à muons M2-M5 identifient le passage des muons, étant les seules particules capables de traverser les chambres ECAL et HCAL.
![The LHCb Detector (Upgrade I)](https://www.epfl.ch/labs/lphe/wp-content/uploads/LHCb-upgrade-y.jpg)
The LHCb Detector (Upgrade I)
Le programme de recherche de la collaboration LHCb est aujourd’hui très diversifié. En voici les points principaux :
- Mesure des paramètres de violation CP dans les désintégrations de hadrons formés de quarks b et c.
- Etude de hadrons conventionnels (mésons et baryons) mais aussi hadrons ‘exotiques’ formés de plus de 3 quarks, appelés tétraquarks (4 quarks) et pentaquarks (5 quarks).
- Recherche de désintégrations rares (dont les prédictions du Modèle Standard soutiennent des rapports d’embranchement très faibles).
- Tests de l’universalité leptonique à travers diverses désintégrations.
- Recherche de nouvelles particules par des mesures à la fois directes et indirectes.
- Etude des collisions d’ions lourds dans l’enceinte du détecteur LHCb.