Laurent Pétré - Faculté des Sciences

Titre de la thèse: "Development of the data acquisition system, commissioning, and operations of the CMS experiment GE1/1 Triple-GEM detector"
Résumé:
Dans les années à venir, le LHC (Large Hadron Collider) du CERN fera l’objet de mises à niveau afin d’augmenter sa luminosité instantanée jusqu’à 10×1034 cm−2s−1, avec pour objectif d’atteindre une luminosité intégrée totale de 4000 fb−1 après dix ans d’exploitation. L’expérience CMS (Compact Muon Solenoid), comme les autres détecteurs du LHC, sera confrontée à des conditions de plus en plus difficiles, en raison d’un flux de particules plus important et de doses de radiation accrues, en  particulier dans ses régions avants. À ces fins, CMS modernise ses détecteurs, incluant l’installation dans les bouchons de trois nouvelles stations à muons basées sur la technologie Triple-GEM : ME0, GE1/1 et GE2/1. Cette thèse se concentre sur la station GE1/1, installée durant le Long Shutdown 2 (LS2) entre juillet 2019 et septembre 2020, et en fonctionnement depuis le début du Run-3. Elle décrit l’évolution du système d’acquisition de données (DAQ), passé
d’un projet à petite échelle - utilisé pour le contrôle de qualité et les prototypes - à une solution complète adaptée aux opérations à grande échelle. Cette évolution a nécessité une refonte presque intégrale de la pile logicielle, aboutissant à un système de contrôle et de surveillance robuste, validé lors de la mise en service et des opérations durant le LS2 et le Run-3. Une attention particulière a été accordée à son évolutivité et à sa compatibilité avec futures stations ME0 et GE2/1.
Cette thèse résume les principaux résultats du contrôle de qualité de l’électronique, incluant les stratégies d’optimisation qui ont permis de mener à bien le projet dans les délais.
Cette thèse aborde ensuite les défis rencontrés lors de la mise en service, en particulier la manière dont des instabilités majeures de communication avec l’électronique de lecture ont été traitées, et comment les niveaux de bruit de l’électronique
ont été réduits à moins de 1 fC. Enfin, les résultats opérationnels les plus récents sont présentés. Grâce à une surveillance rigoureuse, les dommages causés aux canaux de lecture par les décharges haute tension ont été limités à moins de 0,23% après quatre ans de fonctionnement. L’alignement en temps du détecteur, combiné à des optimisations de configuration, a permis d’obtenir une efficacité moyenne de détection de 94%, proche de l’objectif de conception de 97%.