 Et maintenant ? Quelques éléments sur le boson Z Loïc VALERY Equipe ATLAS – LPC Master Classes – 21/03/2012.

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1  Et maintenant ? Quelques éléments sur le boson Z Loïc VALERY Equipe ATLAS – LPC Master Classes – 21/03/2012

2 Contenu  Programme de l’après-midi  Le boson Z et son observation  Désintégrations du boson Z  Notion de bruit de fond 2

3 Programme  Introduction rapide aux exercices  Exercices  Préparation de la vidéoconférence  Vidéoconférence en direct de plusieurs instituts 3

4 Désintégration des particules  Une particule qui se désintègre le fait toujours en donnant des particules plus légères.  Une particule sans charge électrique se désintègre en donnant deux particules de charges opposées. 4

5 Le boson Z 5  Le boson Z de désintègre donc en deux particules de charges opposées.  Ce que nous allons considérer, c’est un boson Z qui se désintègre en un électron (e - ) et un anti-électron (e + ), ou bien en un muon ( μ - ) et un anti-muon ( μ + ).

6 Exemple d’un boson Z dans ATLAS 6

7 À quoi cela ressemble ? 7

8 Comment repérer les muons (électrons) qui viennent d’un Z ?  Tous les muons électrons) ne viennent pas forcément de la désintégration d’un boson Z…  Pour s’assurer de cela on va demander à ce qu’ils aient une énergie importante. On parle d’une coupure.  En faisant cela, on réduit considérablement le nombre de particules présentes. 8

9 Effet de la « coupure » 9 Sans coupureAvec coupure

10 Masse invariante  On peut connaître la masse de la particule qui s’est désintégrée en utilisant la relation d’Einstein.  A l’aide du logiciel HYPITHIA, on peut connaître l’énergie et l’impulsion des deux muons (électrons).  En utilisant E=mc 2, on peut déterminer la masse de la particule. 10

11 Histogrammes 11 368332 291861 301944 7101082 156711 73 62 154509 191445 7959 8 551885 935156 399342 659976 239745 074 40 111692 130335 532737 6 8706 4080 Nombres entre 0 et 10 Distribution en fréquence Valeur Nombre d'apparitions 07 112 28 317 48 59 612 716 87 911 1013

12 Histogrammes On peut représenter le tableau sous forme d’un graphe : 12 Chaque barre représente l’effectif pour une valeur donnée. Cette colonne représente le nombre de fois où la valeur 7 est présente. Ce type de graphique est un histogramme.

13 Application au boson Z  Si on considère plusieurs événements, on peut obtenir plusieurs masses de boson Z. L’histogramme de la masse du boson Z est donné par : 13

14 Pour terminer …  Le but de l’exercice est d’obtenir un histogramme de la masse du boson Z.  On s’attend à avoir un pic aux alentours de 80,4 GeV/c 2.  Question : que se passe-t-il si un pic est trouvé ailleurs ? De la physique inattendue ?? A vous de jouer ! 14