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Accueil > Recherche > Les Axes et Activités de Recherche > Expériences et Modélisation en Astroparticules (EMA) > AMS-02 > Les sous-systèmes d’AMS-02

Le TRD

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Le Transition Radiator Detector (TRD) est un sous-détecteur spécialisé d’AMS. Son objectif est d’identifier des particules à travers la détection de rayons X.

Le TRD lors de son intégration dans la partie supérieure d’AMS

Pour de nombreux détecteurs, les particules à très haute énergie paraissent toutes semblables. En raison de la loi de la relativité restreinte, la vitesse de la lumière ne peut pas être dépassée. Il en découle que si des particules ont une énergie cinétique de 200 milliards d’électron-volts, il est difficile de faire la distinction précise entre leurs masses : les protons, avec environ 940 millions d’électron-volts (MeV) de masse, les électrons avec 0,5 MeV, des pions et des muons avec environ 100 MeV, auront tous le même aspect.

Ces particules auront quasiment le même momemtum, de sorte que le Tracker ne pourra pas les distinguer. Elles se déplacent toutes à une vitesse proche de celle de la lumière, de sorte que le TOF et le RICH ne peuvent pas les distinguer. Le TRD, cependant, est sensible à la quantité γ = E / m, soit l’énergie divisée par la masse. Cette quantité est très différente pour les électrons et les protons, de sorte que le TRD peut les distinguer ! Ce qui est en particulier important pour la recherche de la matière sombre, c’est de pouvoir étudier les anti-électrons (positrons).

Si nous prenions systématiquement des protons pour des positrons, nous ne serions pas en mesure d’effectuer cette recherche. Cet aspect est si important que pour avoir le plus grand rejet entre les protons et les positrons à haute énergie, un autre détecteur spécialisée a été inclus dans le spectromètre d’AMS-02 : un calorimètre électromagnétique, l’ECAL.

Comment fonctionne le TRD ?

A haute énergie, le TRD est en mesure de faire la différence entre un électron et un proton : à haute énergie, en effet, un électron va émettre des rayons X en traversant le détecteur TRD, ce que ne fera pas un proton. Ces rayons X sont produits lorsque la particule traverse une centaine d’interfaces caractérisé par un changement brusque de l’indice de réfraction : dans notre cas, l’interface entre une couche de plastique ou de feutre et de vide.

Les rayons-X passent à travers le composant, mais sont convertis en Xenon-CO ₂, un mélange de gaz. Le gaz ionisé commence une avalanche d’ionisation à proximité d’un mince fil conducteur à haute tension. Ce changement brusque de courant induit un signal électrique rapide qui peut alors être lu. La contribution des rayons X dans le signal d’ionisation s’ajoute à l’ionisation normale d’une particule chargée traversant le gaz.

Seuls les électrons et les positrons sont caractérisés par cette double contribution à l’ionisation, les particules plus lourdes comme les protons ne sont pas.