4. Détecteurs d'anneaux Tcherenkov
La mesure de l'angle Tcherenkov doit passer par la localisation de la lumière Tcherenkov sur un détecteur optique. On obtient alors une image qui a la forme d'un anneau. Le rayon de cet anneau Tcherenkov couplé avec la distance focale donne l'angle Tcherenkov. Le prix des détecteurs de lumière limita longtemps la mesure de cet angle à des situations particulières. À la fin des années 1970 et au début des années 1980, plusieurs chercheurs de la physique des particules dont T. Ypsilantis, J. Séguinot, G. Charpak, D. E. Anderson eurent l'idée de mélanger au gaz d'un détecteur de particules chargées une molécule : le T.M.A.E. ou tetrakis (dimethylamino) ethylen, sensible à la lumière ultraviolette. Ils purent ainsi visualiser la lumière avec des détecteurs de particules chargées. Simultanément, l'université de Berkeley (États-Unis) mettait au point des chambres à dérive de grand volume capable de reconstruire en trois dimensions les trajectoires des particules. Ces deux innovations permirent la réalisation de détecteurs de lumière Tcherenkov de large surface. Ces idées furent appliquées pour la première fois sur plus de 10 mètres carrés par l'expérience Delphi (detector with lepton, photon and hadron identification) pour observer les collisions électron-positon à hautes énergies au Cern à Genève.
La lumière Tcherenkov, dont une large partie est dans l'ultraviolet, peut en effet arracher un électron à la molécule photosensible (T.M.A.E.) placée dans le détecteur. Cet électron est happé ensuite par le champ électrique (env. 600 V/cm) que l'on maintient dans toute la zone de détection. Il est ainsi transporté vers le réseau de fils des chambres proportionnelles (cf. particules élémentaires-Détecteurs de particules) placées en bout du détecteur. Là, il est accéléré par un champ électrique beaucoup plus intense, provoque l'apparition, au voisinage d'un fil, d'une avalanche d'électrons secondaires et y génère un courant détectable. Le moment où la lumière frappe la zone sensible est connu par le moment où la particule traverse le détecteur. La position du fil voisin de l'avalanche et la mesure du temps mis par l'électron pour y parvenir déterminent l'endroit où l'électron a été arraché par la lumière Tcherenkov. Ce mode de détection, bien que la technique évolue toujours, équipe de nombreux détecteurs d'anneaux Tcherenkov.
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