a - Les détecteurs de trajectographie

Le coeur de STAR est principalement constitué de trois détecteurs de trajectographie permettant de reconstruire les traces des particules chargées.

Une chambre à projection temporelle ( TPC pour Time Projection Chamber) couvre un domaine en rapidité compris entre $-1.5 <\eta < 1.5$. Ses enveloppes interne et externe sont situées à des rayons, respectivement de 60 cm et 200 cm et s'étendent entre $Z=\pm 83 cm$, où $Z$ correspond à l'axe du faisceau. Un champ de dérive est maintenu dans la TPC par une membrane centrale située à Z=0 cm afin de permettre les déplacements des charges créées le long des trajectoires des particules chargées vers les extrémités du détecteur où est localisé le système de lecture. Comme nous l'étudierons par la suite, ce type de détecteur donne une information en impulsion très précise contrairement à la résolution en position. Grâce au grand nombre de points mesurés (environ 45 pour une traversée de la TPC) lors du passage d'une particule, l'analyse de la corrélation entre l'énergie déposée par les particules et leur impulsion permet alors leur identification. Ceci est possible dans le domaine des basses impulsions où les distributions en perte d'énergie en fonction de l'impulsion sont bien séparées.

Deux mini-TPC ( FTPC pour Forward TPC [8]) sont situées dans les cônes de support du détecteur de vertex, couvrant une région de rapidité $2.5<\vert\eta\vert<4$. Alors que la couverture de la TPC permet de mesurer 50% des particules chargées lors de collisions Au+Au, ces deux FTPC permettent de reconstruire éventuellement 30% des particules chargées échappant à la TPC dans la région centrale. La position de ces détecteurs centrée sur la région de fragmentation donne accès à la mesure de la conversion, due à la collision, de l'énergie d'excitation des noyaux en énergie thermale.

Le système de trajectographie est complété par un détecteur de vertex composé de 3 couches de détecteurs silicium à dérive (SDD pour Silicon Drift Detector [9]) localisées à des rayons moyens de 5, 10 et 15 cm. Ces trois couches forment le SVT (Silicon Vertex Tracker). Constituant le sujet de cette étude, une quatrième couche, située à un rayon de 23 cm, s'appuie sur une technologie de détecteurs au silicium à micropistes ( SSD [10]). Ces quatre cylindres de silicium couvrent un domaine de rapidité $-1<\eta<1$ qui est donc totalement commun avec la TPC. La collection rapide du signal ainsi qu'une très bonne résolution en position (de l'ordre d'une vingtaine de microns pour le SVT) dans ces détecteurs autorisent leur fonctionnement dans une zone proche du point d'interaction et donc caractérisée par une très forte densité de traces. Le couplage des informations issues de la TPC et du détecteur de vertex permet de reconstruire les trajectoires des particules avec de très bonnes résolutions en impulsion et en position ainsi qu'une identification possible pour les particules de basse impulsion.

La figure 1.3 nous montre la distribution inclusive en rapidité des particules chargées (prédite par le générateur HIJING) ainsi que les couvertures des différents détecteurs de trajectographie.

Figure 1.3: Les zones de couverture en rapidité pour les différents détecteurs de trajectographie.