Début 2022, le LHC (Large Hadron Collider) redémarrera au terme d'une première phase de jouvence en vue de l'objectif final de « haute luminosité », qui verra le nombre de collisions de protons multiplié par cinq.

Le spectromètre à muons d'Atlas sera alors fermé à ses extrémités par de nouvelles « petites » roues, pesant plus de cent tonnes chacune, et équipées de détecteurs mieux adaptés à un flux important de particules.

La technologie Micromegas de l'Irfu a été sélectionnée par l'expérience Atlas en 2012, en association avec un autre type de détecteur (small Thin Gap Chambers) fourni par d'autres consortiums. Le cahier des charges est exigeant : reconstruire la trace des muons (des cousins massifs des électrons) avec une précision de près de 50 µm et mesurer leur impulsion avec une précision relative de 15 % à un téraélectronvolt, et ce, toutes les 25 nanosecondes !

C'est finalement un pavage de 128 détecteurs Micromegas multicouches de 8 à 12 m² chacun, « à anode résistive » – une technologie prometteuse pour les très hauts flux de particules – qu'il a fallu construire, en répartissant la tâche entre plusieurs instituts. L'Irfu s'est chargé des 32 plus grands de ces détecteurs, soit le tiers de la surface utile des deux roues !

Grâce à sa grande expérience dans le domaine de l'opto-mécanique micrométrique (Alignement du spectromètre à muons d'Atlas, mode d’emploi), l'équipe a su relever les défis de la fabrication d'une telle surface et l'assemblage des détecteurs en vue de leur montage sur les roues. À tel point qu'elle s'est vue confier par les autres consortiums l'étalonnage mécanique de leurs propres détecteurs !

De nombreuses difficultés ont cependant dû être surmontées, en particulier au cours de l'assemblage de circuits imprimés de grandes tailles (1 m²) qui compte plusieurs centaines d'opérations en salle blanche. Après des contrôles électriques et métrologiques, les détecteurs ont été testés sur un banc « cosmique », à l'aide des muons atmosphériques « naturels ».

Depuis plusieurs mois, l'Irfu participe à l'intégration de ces détecteurs au Cern, prévue jusque fin 2021. Il est chargé de leur réception et de leur test sous irradiation, ainsi que de la coordination technique mécanique des petites roues. Plusieurs mois de tests seront encore nécessaires en 2022 avant le redémarrage du LHC.