A la recherche du boson W au LHC http://atlas. physicsmasterclasses Stéphane Jézéquel Tetiana Hryn'ova, Vincent Poireau, Henri Pessard, Pablo Del Amo Sanchez, Sabine Elles, Sylvain Garrigues & al CERN master classes 28 avril 2015
Collisions proton-proton (LHC) Proton= 2 quarks (u) + 1 quark (d) + quarks/gluons
Objectif : Mesurer le rapport entre les taux de production de W+ et W- Production de bosons W Proton= 2 quarks (u) + 1 quark (d) + quarks/gluons Objectif : Mesurer le rapport entre les taux de production de W+ et W-
Désintégration des bosons W Charge électrique (W) = Charge électrique e/m e/m et n : Grande énergie (transverse)
Bruit de fond Si manque une des particules e/m
Production de paires de W au LHC Objectif : Faut il introduire la production de H-> WW pour expliquer le taux de production total WW au LHC ?
Le logiciel Minerva Le détecteur
Interaction particules-détecteur (1) Les différentes particules laissent des traces différentes suivant leur nature et suivant le type de détecteur
Interaction particules-détecteur (2) A quoi ça ressemble dans le logiciel Minerva : détecteur interne calorimètre électromagnétique calorimètre hadronique détecteur à muons Vue de côté :
Le logiciel Minerva Reconnaître une particule
Reconnaitre un électron électron et positron = trace dans le détecteur interne + dépôt dans le calorimètre électromagnétique Faire correspondance géométrique à l’œil dans les 2 dimensions
Reconnaitre un muon (m) muon et anti-muon = trace dans le détecteur interne + trace dans le détecteur à muons
Reconnaitre un neutrino (n) neutrino = Devine présence par manque d’impulsion/énergie (Missing ET) en appliquant la loi de conservation impulsion/Energie
Reconnaitre un jet Jet = plusieurs traces dans le détecteur interne + dépôts dans les calorimètres électromagnétique et hadronique
Le logiciel Minerva Reconnaître un événement
Reconnaitre un événement W
Reconnaitre événement W : Coupures Missing ET > 20 GeV Exactement 1 lepton avec Pt > 20 GeV
Impulsion/Energie transverse Détecteur y Plan transverse = plan orthogonal à axe faisceau = xy Au niveau d’une particule Impulsion transverse : Pt2 =Px2+Py2 Au niveau d’un évenement Non détection particules près axe faisceau (z) -> |SPz + Pz (neutrino)| > 0 -> inutilisable SPx + Px (neutrino) = 0 (idem pou Py) + Pz (neurtino)| -> |Px (neutrino)|= |Px (missing)|= |-SPx| (idem pour Py) Et 2(missing)=Pt(missing) 2 = Px(missing) 2 +Py(missing) 2 = (-SPx) 2 +(-SPy) 2 x z
Evénement bruit de fond
Evénements avec 2 W
Reconnaitre événement WW : Coupures Missing ET > 20 GeV Missing ET > 40 GeV si lepton de même famille (ee ou mm) Exactement 2 leptons (e/m) de charges opposées Pt > 20 GeV pour le 1er lepton Pt > 10 GeV pour le 2eme
Le logiciel Minerva Compter les nombres d’événements
A vous de jouer (2) Pour chaque événement: reconnaitre si il y a un W+ ou W- (remplir signal 1) ou un bruit de fond (Background) Si 2 W, remplir signal 2 Faire la somme en bas de la feuille Mettre les résultats dans sur le site Web Masterclass pour combiner les résultats
Sélectionner évènements Mesurer la valeur de Missing Et et trouver les électrons ou muons
Rechercher e/m (1) Ne garder que les traces Pt > 10 GeV
Rechercher e/m (2) A l’œil, chercher les traces qui pointent vers amas electromagnétique (jaune sur vert) ou trace dans muon (ligne rouge dans zone bleue)
Rechercher e/m (3) Possibilité de zoomer / dézoomer en cliquant sur la loupe puis la zone choisie Afficher les propriétés des traces en cliquant sur la main puis sur la trace
Candidat W Missing Et > 20 GeV Pt > 20 GeV Noter charge
Candidat WW Pt > 10 ou 20 GeV Calculer DF (0 -180 degrés) Charge opposée ?
Le logiciel Minerva A vous de jouer...
Transparents supplémentaires
Reconnaitre un photon photon = pas de trace dans le détecteur interne + dépôt dans le calorimètre électromagnétique
A la recherche des particules finales dans ATLAS
4 couches de détecteurs
Identifier les électrons
Identifier les photons
Identifier les protons
Identifier les neutrons
Identifier les muons
Identifier les neutrinos
Résultat H-> WW