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Publié parCoraline Milot Modifié depuis plus de 8 années
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François Vazeille (30 novembre 2010) Stage M2/M1
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Aujourd’hui: + 13,7 milliards d’années Temps de Planck 10 -43 s 10 -35 s 10 -11 s Gravitation Electronucléaire Forte Electrofaible Super- Force … inconnue Faible Electromagnétique Problème dit de hiérarchie des échelles ou des énergies TeV Limite des accélérateurs Energie de Planck 10 16 TeV A priori: hors d’atteinte des instruments Problème de la gravitation: - Force élémentaire ? - Si oui, son unification aux autres.
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Les processus les plus ″violents″ au LHC: chocs frontaux caractérisés par le paramètre d’impact b En collisions d’ions plomb Noyau de rayon R b ● b versus R ~ 12 fm collisions périphériques ou centrales. ● Théorie de l’interaction forte: QCD (Chromo Dynamique Quantique): collisions centrales les plus violentes Déconfinement possible des quarks et des gluons: ″QGP″ Plasma de Quarks et de Gluons. ● Cosmologie: état de l’Univers quelques µs après sa naissance. En collisions de protons 3-brane Volume dans la 7-braneParton ponctuel b ●b versus une certaine distance violence ? ● Cosmologie: rôle de la gravitation à l’échelle des autres interactions et extra-dimensions. ●Théorie des Super-cordes: Espace à 10 dimensions plus 1 (temps). Echelle de Planck abaissée vers le TeV. b < rayon de Schwarzschild (Rs = 10 -4 fm) ou équivalent. Formation possible d’un ″micro trou noir″ et/ou d’une ″boule de cordes″.
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Analyses ″classiques″: évolution d’un signal/bruit de fond Recherche de QGP dans ATLAS: di-jets dos à dos Jet quark 2 Jet quark 1 E T1 – E T2 E T1 + E T2 A j = QGP QGP étouffement du Jet2 Publication ATLAS [27 novembre 2010, Phys. Rev. Lett.] L’asymétrie augmente avec la centralité de la collision, (ici donnée par l’énergie transverse totale). Asymétrie transverse ″Observation of a Centrality-Dependent Dijet Asymmetry in Lead-Lead Collisions at s NN = 2.76 TeV with the ATLAS Detector at the LHC″ périphérique centrale
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Recherches de ″micro trous noirs″ et ″boules de cordes″ dans ATLAS - A l’état de simulations pour le moment: nombreuses Notes internes ATLAS: Signal = masse importante déduite de leur désintégration ″démocratique″ c’est-à-dire en toutes les particules du Modèle Standard: jets de haut P T, photons, électrons, muons, neutrinos… Bruits de fond: principalement dijets et quarks top. - Masses élevées: > 1 TeV les ″boules de cordes″ étant plus légères que les ″micro trous noirs″. Illustration par une simulation d’un micro trou noir
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3-brane Extra-dimensions Simulation ATLAS
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Constat Ces 2 types de processus extrêmes (″QGP″, ″Micro-trous noirs″/″Boules de cordes″) n’ont rien de commun: - ni sur le plan de la physique, - ni dans les traitements classiques des signaux recherchés. Cependant, nous proposons une analyse commune bénéficiant de propriétés communes et d’une méthodologie inhabituelle.. La violence des collisions conduit à des états finals à très grandes multiplicités de particules, que nous nous proposons de traiter dans un même formalisme: celui des moments factoriels d’échelle.. Les processus dynamiques sous-jacents ont très probablement un caractère de cascade fractale à très courte portée qui devrait se révéler sous la forme du phénomène turbulent dit d’intermittence.
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Les moments factoriels d’échelle et l’indice d’intermittence kmkm N° Bin 12 m M yy Espace de Phase Evénement(s) multiparticule Calcul des moments factoriels d’échelle à différents ordres i en faisant varier la largeur de bin y = y/M (Formules mathématiques simples de comptage). F i = yyyy ii i est l’indice d’intermittence. 1 mM S’il existe quelque part un caractère fractal: D i = i / (i-1) est la dimension fractale “anormale”: - constante l’ordre i système mono-fractal, - variable avec l’ordre i système multi-fractal.
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Exemple: KLM results [Phys. Rev. Lett. 62 (1989) 733] Collisions O à 200 GeV/Nucléon sur émulsion nucléaire (Ag ou Br) Donné s physiques Simulations - Ordre 2: 2 = 0.020 0.001 D 2 = 0.020 0.001 - Ordre 4: 4 = 0.099 0.008 D 4 = 0.007 0.003 Avec bins de plus en plus petits. Système multi-fractal
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1. La variable globale signant la ″violence″ de la collision peut être la-même: multiplicité totale ou énergie transverse totale. 2. L’évolution de l’indice d’intermittence (ou de variables de la même famille) en fonction de la variable globale peut révéler un phénomène dynamique caché: la formation de QGP, la présence d’effets gravitationnels. 3. Trois autres avantages: - Comparaisons possibles proton-proton et Plomb-Plomb. - Mise en évidence éventuelle d’effets de seuil ou de changement de nature du phénomène en variant les énergies de collision. - Le phénomène dynamique ″caché″ doit être interprété, mais même s’il est très ténu, il peut être révélé. Méthodologie
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Découverte d’ATLAS et de la physique des très hautes énergies, et voyage au CERN. Premier regard sur les processus physiques étudiés. Revue de la bibliographie ancienne et nouvelle sur l’intermittence. Compilation et vérification des formules sur les moments factoriels d’échelle. Première analyse à partir des résultats ATLAS proton-proton sur les multiplicités déjà publiés à 900 GeV. ″ Charged-particle multiplicities in pp interactions at sqrt(s) = 900 GeV measured with the ATLAS detector at the LHC , ATLAS collaboration, Physics Letters B 688 (2010) 21- 42 Préparation des étapes suivantes puis accès aux données ATLAS en p-p et Pb-Pb, et à différentes énergies de collision. En fonction du temps disponible, le programme abordera successivement une partie des points suivants:
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