1 Petite introduction à l’exercice LEP ( ): collisions e + -e - LHC (2009-): collisions p-p

2  Leptons:  Neutrinos ( ): Rien !  Electron (e): 1 trace + grand dépôt d’énergie  Muon (  ) : trace complète + petit dépôt d’énergie  Taus  décroit “instantanément”   e+ e   +   1 hadron+   3 hadrons+  Comment identifier les particules ? Hadron neutre Hadron chargé Photon Electron Muon  Quarks:  Forment “instantanément” des jets = plusieurs hadrons: Neutres: Dépôts d’énergie Chargés: Traces + dépôts d’énergie  Les hadrons peuvent donner des e,  !! 4 types de détecteurs + aimants 17% 50% 16%

3  Le détecteur OPAL «était» l’un des 4 détecteurs sur l’anneau LEP  Il a une structure classique en pelure d’oignon Le détecteur OPAL m Had. Calorimeter (2, 5) Muon Chambers (1, 6) Aimant (4) 5 Tracking Chamber (3, 7) EM calorimeter (8)

 Un exemple simple  e + e -  e 1 e 2 Résultats d’une collision dans OPAL 2 traces opposées dans le trajectographe Deux grands dépôts d’énergies opposés dans le calo EM Rien dans le calo Had Rien dans les chambres à muons  e 1 = 1 trace + 1 dépôt  e 2 = 1 trace + 1 dépôt Calo EM Calo Had Trajectographe Chambres à muons Couleur = Energie ! 4

 Un autre exemple simple  e + e -   1  2 Résultats d’une collision dans OPAL 2 traces opposées dans le trajectographe 2 petits dépôts d’énergies opposés dans le calo EM 2 petits dépôts d’énergies opposés dans le calo Had Des coups dans les chambres à  (flèche)   1 = 1 trace + petits dépôts + coups   2 = 1 trace + petits dépôts + coups Calo EM Calo Had Trajectographe Chambres à muons 5

6  Un autre exemple  e + e -  q q  jet 1 + jet 2 Résultats d’une collision dans OPAL 24 (!) traces séparées en deux groupes opposés dans le trajectographe Des dépôts d’énergies opposés dans les calorimètres Rien dans les chambres à   jet 1 = traces + dépôts  jet 2 = traces + dépôts Calo EM Calo Had Trajectographe Chambres à muons

7  Un autre exemple  e + e -    e 1 e  +   +   Résultats d’une collision dans OPAL  2 traces opposées dans le trajectographe  Des dépôts d’énergies opposés dans les calorimètres  Des coups dans les chambres a muons (flèche)  e 1 = 1 trace + 1 dépôt   2 = 1 trace + dépôts + coups Pb :  peut donner e+e-,  -  qq. L’énergie permet de les différencier des autres événements. Calo EM Calo Had Trajectographe Chambres à muons Calo EM Calo Had Trajectographe Chambres à muons

8  Que se passe-t-il lors de la collision entre les deux faisceaux ?  L’étude des états finals nous renseigne mais n’est pas suffisante  Une théorie est nécessaire :  Pour modéliser l’interaction  Pour prédire les états finals Interprétation physique Electron/Positron Z0Z0 ≥45 GeV 2000  Le modèle est-il d’accord avec l’expérience ?

9 Le détecteur ATLAS  Le détecteur ATLAS est l’un des 4 détecteurs sur l’anneau LHC  Même structure qu’OPAL en plus grand ! Toroids Had Calo EM Calo Inner Detector  spectrometer 44m 22m

10 Résultats d’une collision dans ATLAS  Un exemple …  Mais plus compliqué que OPAL ! Evénement enregistré en Décembre 2009

11 Résultats d’une collision dans ATLAS Simulation d’un boson de Higgs se désintégrant en 4 muons