L’exercice d’aujourd’hui CMS Masterclass 2013 L’exercice d’aujourd’hui Analyse de quelques collisions proton-proton réelles dans CMS Identifier les particules, déterminer ce qui s’est passé au cours de la collision A partir de l’analyse d’un grand nombre d’événements, obtenir un aperçu de quelques phénomènes de physique fondamentale!

Qu’allons nous chercher? Nous étudierons certaines particules créées dans les collisions (W+, W-, Z0) se désintégrant en particules stables (e+, e-, m+, m-) qui ont été détectés dans CMS. W+  m+ + n, W-  m- + n (n invisible, énergie transverse manquante) W+  e+ + n, W-  e- + n Z0  e+ + e- , Z0  m+ + m- et ignorerons (absents des fichiers d’étude) W+  hadrons, W-  hadrons , Z0  hadrons ainsi que toutes les autres particules créées

Visualisation d’événements Dépôts d’énergie Dépôts d’énergie Contrôles de visualisation Contrôles de visualisation faisceau faisceau Énergie manquante Énergie manquante

Identification des particules dans CMS Muon (trace rouge) traversant tout le détecteur et laissant des dépôts dans les couches externes. L’énergie manquante est représentée par la flèche jaune. Electron (trace jaune) s’arrêtant dans le calorimètre électromagnétique (ECAL). L’énergie manquante est représentée par la flèche jaune.

W se désintégrant en un muon et un neutrino (non détecté) Signature: Signal dans les détecteurs à muons + énergie manquante

Z0 se désintégrant en 2 muons Signature: Deux signaux dans les détecteurs à muons

Comment mesurer la charge Ligne droite trace Déviation dans les sens des aiguilles d’une montre : charge +

Un des objectifs de l’exercice Un quarks du proton peut être “excité” (par l’énergie de la collision) et se transformer en un autre type of quark, en émettant un W proton : uud, neutron : udd Le quark ‘down’ peut se transformer en quark ‘up’ en émettant un W- On peut, notamment, mesurer le rapport entre le nombre de W+ and W- produits dans les collisions dans CMS Une idée du résultat? – discutons en plus tard! down -1/3 up +2/3 W+ +1 anti electron +1 neutrino

Les objectifs de l’exercice Pouvons nous calculer le rapport W+/W- ? Pouvons nous calculer le rapport e/m dans la désintégration du W ? Pouvons nous visualiser la distribution de masse du Z0 ? Pouvons nous trouver des événements Z0 Z0 (plus rares) ? Z0  e+ e- Z0  m+m – et donc Z0 Z0  e+ e- e+ e- m+m- m+m- e+ e- m+ m -

Exercice – comment démarrer : Répartissez vous par groupes de deux Chaque groupe (numéroté N = 1-19) étudiera jusqu’à 100 événements Ouvrez deux onglets dans Firefox Logiciel de visualisation d’événements : http://www.i2u2.org/elab/cms/event-display/ Feuille de résultats : http://www.editgrid.com/qn-nd/qnmasterclasses/CMSWZ2013cern1203 Sélectionnez l’onglet ‘Data Geneve’, puis repérez les lignes correspondant à votre groupe (materclass_N) Les rapports e/mu et W+/W- (après vos 100 événements) sont automatiquement calculés Les onglets ‘Massplot Geneve’ et ‘Results Geneve’ sont automatiquement remplis et mis à jour.

Classification des événements Cliquez sur l’icone pour avoir une vue transverse Vérifiez que la boite “Drift tubes (muon)” box est cochée Cliquez sur l’icone ‘dossier’ et sélectionnez “masterclass_N.ig” où “N” est le numéro de votre groupe. Finalement, sélectionnez le premier événement de la liste and cliquez sur le bouton “Load” Vérifiez que la boite “Missing Et (reco)” (énergie transverse manquante) est cochée Décocher la boite “Tracks (reco)” peut aider…. Utilisez les rotations, zoom etc. pour déterminer si vous êtes en présence d’un Z0 ou W+ ou W- Suivez les instructions de «Instructions 2013 » Pour passer à l’événement suivant, cliquez sur l’icône Essayez de ni vous précipiter ni perdre de temps…

“masse invariante” Autre objectif de l’exercice : estimer la masse du Z0 A C B MA EB, PB EC, PC Les mesures effectuées sur la paire de particules B et C sont combinées pour obtenir la “masse invariante” de la particule mère A.

“masse invariante” (cont.) Paires e+e- Résultats publics de CMS obtenus en 2010 Paires m+m-

Discussion d’un résultat rapport W+/W- : il donne une idée de la structure interne du proton Naïvement, on s’attend à 2 (charge + du proton) Comment expliquer cet effet? Le modèle “simple” du proton (uud) n’est pas entièrement correct……