Le détecteur ePIC du collisionneur électron-ion américain achève la réception et l'inspection des premiers cristaux de tungstate de plomb

Le projet du collisionneur électron-ion (EIC) américain a récemment franchi sa première étape majeure d'approvisionnement à long terme : les 1069 cristaux de tungstate de plomb sur mesure destinés au nouveau détecteur ePIC ont été livrés, testés et acceptés. Ces cristaux seront utilisés dans le calorimètre électromagnétique de l'embout électronique (EEEMCAL) afin de mesurer avec précision l'énergie des électrons diffusés lors des collisions.

L'EIC est construit par le Laboratoire national de Brookhaven du Département de l'énergie des États-Unis, en collaboration avec l'installation d'accélérateur national Thomas Jefferson. Cet équipement fera circuler les faisceaux d'électrons et d'ions en sens opposés, qui entreront en collision à l'intérieur du détecteur ePIC. Ce dernier enregistre les informations sur les particules produites après les collisions, fournissant des données expérimentales pour l'étude des constituants fondamentaux de la matière visible.

Selon l'équipe du projet, la mission principale de l'EEEMCAL est de mesurer les électrons diffusés, une information essentielle pour de nombreuses mesures de physique nucléaire menées à l'EIC. En raison des exigences de compacité, de haute précision, de réponse rapide et de résistance aux radiations, l'équipe a finalement choisi les cristaux de tungstate de plomb comme matériau de détection clé. L'ensemble de l'EEEMCAL nécessitera environ 3000 cristaux sur mesure, dont la fabrication est longue, ce qui a conduit à classer cet approvisionnement parmi les projets à long terme.

En avril 2024, après l'approbation de la décision clé 3A (CD-3A) par le Département de l'énergie des États-Unis, l'achat des cristaux est entré en phase d'exécution. La première commande a été confiée à la filiale américaine de Crytur, producteur tchèque de cristaux synthétiques pour la science et les technologies avancées, chaque phase prévoyant la livraison d'environ 1000 cristaux, soit environ un tiers des besoins totaux du détecteur. Après l'arrivée du premier lot, l'équipe du projet a établi des procédures de mesure, de nettoyage, de contrôle qualité et d'acceptation, avec des livraisons mensuelles ultérieures d'environ 100 à 120 cristaux. À ce jour, le contrat de la première phase est terminé : les 1069 cristaux ont tous été acceptés, sans aucun rejet pour non-conformité de qualité.

Prochainement, le projet poursuivra le contrat d'approvisionnement de la deuxième phase et mènera des tests plus étendus sur les cristaux livrés, notamment le suivi de performances clés telles que le rendement lumineux. Parallèlement, la conception mécanique des unités du détecteur et la préparation de la fabrication des châssis progressent. L'équipe du projet indique que l'EEEMCAL fournira à l'avenir une capacité de détection des électrons diffusés à haute précision pour les études de physique nucléaire de l'EIC, notamment la structure interne du proton et la structure des mésons π et K.