Le chemin laissé par une particule chargée lorsqu'elle se déplace à travers un détecteur, révélant sa trajectoire.Une trace de particule est le chemin laissé par une particule chargée lorsqu'elle se déplace à travers un détecteur, révélant sa trajectoire. Lorsqu'une particule chargée traverse la matière, elle ionise les atomes le long de son parcours, laissant une traînée d'ionisation qui peut être rendue visible ou enregistrée électroniquement. Cette trace permet aux physiciens de reconstruire l'impulsion de la particule, sa charge, et parfois son identité, en analysant sa courbure dans un champ magnétique et la densité d'ionisation.
La technique remonte à la chambre à brouillard de C.T.R. Wilson (1911), qui rendait les traces visibles sous forme de gouttelettes. Plus tard, les chambres à bulles (1952) et les détecteurs électroniques modernes ont perfectionné la méthode.
Dans un détecteur comme une chambre à bulles ou un trajectographe au silicium, le passage de la particule crée une série de signaux localisés (bulles, charges électriques ou éclairs lumineux) qui marquent sa position à des instants successifs. En reliant ces points, la trace est reconstruite. Dans un champ magnétique, la trace se courbe car la force de Lorentz agit perpendiculairement à la vitesse de la particule ; le rayon de courbure donne l'impulsion, et le sens de la courbure révèle le signe de la charge. La densité d'ionisation le long de la trace peut indiquer la vitesse et la masse de la particule.
Les traces de particules sont l'outil fondamental des expériences de physique des hautes énergies, comme celles du Grand collisionneur de hadrons, où elles servent à identifier de nouvelles particules telles que le boson de Higgs. Elles sont également utilisées en imagerie médicale, par exemple pour le suivi de la protonthérapie.
Dans une chambre à bulles, une seule particule peut laisser une trace qui ne fait que quelques centaines de micromètres de large, et pourtant elle révèle toute l'histoire de ses interactions le long de son parcours.
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