Conclusions

Au cours de l'étude portant sur la caractérisation du bruit dans les détecteurs au silicium à micropistes, nous avons identifié deux comportements inattendus. Le premier concerne la propension des piédestaux à dériver. Les analyses ont cependant montré qu'elle était imputable à la chaîne d'acquisition utilisée pour les tests et que, par conséquent, les détecteurs et leur électronique de lecture associée pouvaient être mis hors de cause. Le second comportement que nous avons mis en évidence se traduit par la présence d'un fort couplage entre les bruits mesurés sur les pistes de la face N des détecteurs Eurysis. La comparaison avec d'autres types de détecteurs a permis d'en comprendre l'origine, à savoir, la technique d'isolation des pistes, utilisée sur la face N de ces détecteurs. Nous avons montré qu'un tel couplage entre les pistes pouvait expliquer, au moins partiellement, un bruit plus important sur la face ohmique des détecteurs.

L'étude du fonctionnement des modules du SSD dans un environnement à haute multiplicité de particules chargées a permis de valider les principales hypothèses constituant le fondement de la modélisation des détecteurs. La bonne adéquation entre les données collectées sous faisceau et les simulations, validant en particulier le modèle de partage du signal entre les pistes du détecteur, a alors permis d'estimer que la résolution à deux traces des modules SSD est comprise entre 105 $\mu m$ (distance minimale de séparation des clusters) et 200 $\mu m$ (distance relative au-dessus de laquelle les clusters sont naturellement séparés).

Ces deux précédentes investigations forment la base de la simulation détaillée de l'ensemble du SSD. Les premières phases de reconstruction consistant à reformer les clusters puis à les associer face à face donnent des résultats très prometteurs. En effet, pour un détecteur parfait, l'efficacité et la pureté de la reconstruction des points d'impact sont de l'ordre de 99%. L'introduction de pistes mortes et de régions inactives ne dégrade que très peu la pureté des points d'impact reconstruits, et l'efficacité concorde tout à fait avec la proportion de pistes mortes considérée. Cette simulation permet également de reproduire la résolution spatiale des détecteurs extraite de l'analyse des données collectées sous faisceau. Cependant, cette première version de la simulation du SSD doit être complétée pour rendre compte des effets liés à l'angle d'incidence des particules et de l'influence du champ magnétique de STAR sur la dérive des charges dans le détecteur.

Nous avons également montré que la nouvelle approche de trajectographie développée pour tirer plein avantage de l'apport du SSD conduit à un accroissement du nombre de particules secondaires correctement reconstruites de 75%. Ce gain avoisine 40% pour les particules primaires. Cette nette amélioration de l'efficacité de trajectographie est, toutefois, accompagnée d'une forte augmentation des mauvaises associations entre les traces de la TPC et les points du détecteur de vertex. Néanmoins, ces mauvaises associations, non seulement, ne dégradent pas mais améliorent très fortement pour 40% d'entre elles, les caractéristiques initiales des traces de la TPC en terme de résolution en position. Le perfectionnement de cet algorithme de trajectographie fait l'objet d'un développement en cours dont les premiers résultats, obtenus notamment en utilisant les informations relatives à la position du vertex primaire et en effectuant une association ramifiée des points des détecteurs au silicium avec les traces de la TPC, sont très prometteurs.

La reconstruction des particules étranges, $K^{0}_{s}$, $\Lambda$ et $\overline {\Lambda }$ se trouve très améliorée par l'introduction du SSD dans le détecteur de vertex, combinée à l'utilisation de la nouvelle approche de trajectographie. Pour une valeur du signal sur bruit de 5, correspondant à un seuil acceptable en vue d'analyse considérant les particules individuellement (étude du flot, ou des corrélations entre les particules par exemple), le taux de reconstruction des $K^{0}_{s}$ est amélioré d'un facteur 4.4 par rapport à une configuration ne comprenant que la TPC et d'un facteur 1.7 en référence à la configuration TPC+SVT. Le nombre de $\Lambda$ et $\overline {\Lambda }$ reconstruits est également amélioré d'un facteur 3.8 par rapport à une configuration sans détecteur de vertex et d'un facteur 3.1 lorsque seul, le SVT est présent dans le détecteur de vertex. La résolution en position des vertex secondaires est également améliorée d'un facteur 5 lorsque les deux traces qui permettent de le reconstruire ont laissé des points dans le détecteur de vertex.

Le travail présenté dans cette thèse permet de conclure quant à l'importance de l'impact du SSD sur les performances de mesure de STAR, tant au plan de la reconstruction des particules chargées dans la région de rapidité centrale que des particules neutres étranges. Prise depuis bientôt quatre ans, la décision de l'implantation du SSD alors que le design de STAR était quasiment figé, apparaît ainsi pleinement justifiée et le SSD à lui seul mérite d'être considéré parmi les détecteurs clés de STAR.

Il faut souligner que, l'orientation et la nature des diverses études qui ont été menées présentent l'intérêt de porter à la fois, en amont sur le fonctionnement intrinsèque et individuel d'un détecteur silicium à micropistes, et en aval, sur l'impact du SSD sur la capacité de détection globale de STAR. Et il va s'en dire que l'interprétation des analyses de physique à venir ne pourra se faire sans une totale compréhension du fonctionnement des divers détecteurs et des signaux qu'ils nous délivrent.

Enfin, signalons que l'étude des collisions d'ions lourds accélérés à des énergies encore jamais atteintes auparavant, a désormais débuté grâce aux données collectées par STAR depuis cet été, été au cours duquel RHIC a délivré des faisceaux d'or à $\sqrt{s}$= 130 GeV/c. STAR a ainsi démontré l'état de parfait fonctionnement des différents détecteurs en place ainsi que celui de son infrastructure logicielle. Une première étude [30] portant sur le flot de particules chargées indique que les conditions thermodynamiques de réaction semblent différentes de celles qui prévalaient dans les collisions d'ions lourds au SPS.

Ces résultats ainsi que ceux d'autres études, bien qu'ils ne soient encore pour la plupart que préliminaires, dénotent des perspectives d'analyses nouvelles et jusqu'à présent inaccessibles aux expériences antérieures. Dans la perspective de la mise en évidence d'un plasma de quarks er de gluons, la nouvelle génération d'expériences auprès de RHIC permet aux physiciens d'espérer l'observation de signaux plus nets et moins sujets à caution, grâce à leur diversité mais aussi, au volume de données encore jamais atteint dans ce domaine.