Ecole de Physique des Astroparticules
7 -12 septembre 2009
OHP, Saint Michel l'Observatoire

Avancées en Physique des Astroparticules

AMS une expérience spatiale pour l’étude des rayons cosmiques chargés,
la recherche indirecte de matière noire

Sylvie ROSIER-LEES
Laboratoire d'Annecy le Vieux de physique des particules (LAPP)

Cours

  1. Le détecteur  AMS
    • Présentation générale
    • Principe : Identification des rayons cosmiques
    • Mesure de l’énergie, de la charge, vitesse
    • Performances
    • Résumé des défis expérimentaux
  2. Spectres des rayons cosmiques
    • Introduction origine, composition et propagation
    • Techniques d’analyse: identification, rejection du bruit de fond
    • Précisions attendues sur les différentes mesures de flux
    • Contraintes attendues sur les modèles
  1. Recherche indirecte de Matière noire
    • Présentation de  modèles théoriques possibles et sources connues de bruit de fond
    • Modes étudiés : positons, anti-protons, gamma
      • Identification, rejection du fond et calcul  d’acceptance
    • Exemple de scénarios possibles


RESUME

Dans un premier temps, le détecteur AMS sera présenté. AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) est un
détecteur de physique des particules qui devra être installé sur la station spatiale internationale (ISS)
en septembre 2010. Les différents sous détecteurs le composant et nécessaires à l’identification des
rayons cosmiques seront décrits. Leur spécificité et performance seront détaillées à travers les
résultats obtenus en test faisceau au CERN. Les contraintes du spatial seront rappelées avec une
mise en perspective de leur incidence sur la construction et l’intégration du détecteur.
Dans un deuxième temps, la sensibilité d’AMS sera présentée pour la mesure du spectre de rayons
cosmiques puis la recherche indirecte de matière noire. Les méthodes d’identification des rayons
cosmiques, de discrimination du bruit de fond et calcul d’acceptance seront étudiées puis comparées
aux mesures existantes. Les contraintes attendues sur les paramètres des modèles de propagation
seront dérivées.  Les recherches indirectes de matière noire exposées concerneront les modes
d’annihilation contenant des positons, anti protons ou gamma. Différents modèles seront discutés
en tenant compte des contraintes expérimentales récentes.
BIBLIOGRAPHIE
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    Part I results from flight on the space Shuttle
    M.Aguilar, AMS collaboration et al. Phys. Rep.  366 (2002)
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  • Helium in near Earth orbit
    Phys. Lett. B494:193-202, 2000
  • Cosmic protons.
    By AMS Collaboration (J. Alcaraz et al.). 2000.
    Published in Phys.Lett.B490:27-35,2000.
  • Physics results from the Alpha Magnetic Spectrometer.
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  • The anti matter spectrometer (AMS-02): A particle physics detector in space.
    R. Battiston (Perugia U. & INFN, Perugia) . 2008. 10pp.
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  •  The Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station.
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  • The alpha magnetic spectrometer silicon tracker: Performance results with protons and helium nuclei. J. Alcaraz et al. 2008. 23pp.
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  • Prototype study of the Cherenkov imager of the AMS experiment.
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  • Performance of the AMS-02 electromagnetic calorimeter.
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    Prepared for 10th International Conference on Calorimetry in High Energy Physics (CALOR 2002), Pasadena, California, 25-30 Mar 2002.
    Published in *Pasadena 2002, Calorimetry in particle physics* 114-120
  • The electromagnetic calorimeter trigger system for the AMS-02 experiment.
    F. Cadoux et al. 2008. 5pp. Published in IEEE Trans.Nucl.Sci.55:817-821,2008.

 

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