Une plaquette de silicium épaisse comme un demi-cheveu attrape une particule qui passe, comme une paume attrape une goutte de pluie. Mais si la goutte est un proton accéléré à une énergie énorme, la paume peut se brûler. À l'intérieur du détecteur, une avalanche de charge naît, et parfois elle suffit à percer un trou microscopique. C'est ce qu'on appelle le burn-out à événement unique.
Les scientifiques ont pris des détecteurs de trois épaisseurs — 20, 30 et 50 micromètres — et les ont d'abord délibérément irradiés avec des neutrons, comme s'ils les avaient vieillis dans un champ de radiation. Ensuite, ils ont frappé ces plaquettes avec des faisceaux de protons et d'ions lourds : carbone, oxygène, fer, or. Chaque impact laissait sa trace. En fonction des dommages électriques et mécaniques, les plaquettes ont été classées en plusieurs groupes, allant du léger dysfonctionnement à la destruction complète.
La principale conclusion pratique : si l'on maintient la tension en dessous du seuil où le champ électrique moyen dans le silicium atteint 12 volts par micromètre, le risque de burn-out chute brusquement. C'est comme ne pas pousser le moteur dans la zone rouge. Connaître ce seuil permet de construire des détecteurs qui survivront des années à l'intérieur des futurs accélérateurs.
Ces plaquettes sont les yeux et les oreilles de la physique des hautes énergies. Elles doivent fonctionner pendant des années dans des flux de radiation sans perdre en précision. Comprendre comment elles meurent aide à prolonger leur vie et à rendre les expériences plus fiables.
Une épaisseur de 20 micromètres, c'est environ un quart de l'épaisseur d'un cheveu humain, et dans une telle plaquette tient tout un détecteur de particules.