Introduction à la Physique des Particules Expérimentale

Présentation au sujet: "Introduction à la Physique des Particules Expérimentale"— Transcription de la présentation:

1 Introduction à la Physique des Particules Expérimentale
Eric Kajfasz (CPPM - 308) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

2 Introduction ... plan qu’est-ce que la physique des particules
decouvertes et bilan actuel comment s’y prend-on? preparation d’un etat initial connu collisions detection et mesure de l’etat final collisions: leptoniques hadroniques detecteurs et physique complexes => necessite d’outils de simulation: generateurs simulateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

3 Qu’est-ce que la p.d.p.? ESSAYER de decouvrir les constituents fondamentaux de ce qui compose notre Univers ESSAYER d’apprehender et de formaliser les lois qui regissent les interactions de ces constituents deux approches complementaires: Theorique qui fournit des modeles expliquant les donnees connues des generalisations pour tenter d’unifier des phenomenes apparemment sans rapport (e.g. E et B) Experimentale: verifie les predictions des modeles theoriques fournit de nouvelles donnees pour affiner les modeles ou en elaborer de nouveaux tente de mettre en defaut les modeles disponibles deux terrains d’etude: etudier les particules qui nous entourent: rayons cosmiques, neutrinos solaires ou de supernovae, ... => experiences hors accelerateurs produire des particules et les etudier en laboratoire: => experiences aupres d’accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

4 Particules et interactions
Table periodique de Mendeleiev (19e siecle) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

5 Particules ... 1897: J.J. Thomson decouvre la premiere particule elementaire: l’electron 1913: E. Rutherford decouvre le noyau des atomes. La matiere est essentiellement faite de rien! 1932: J. Chadwick decouvre le neutron EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

6 Particules ... 1928: P.A.M. Dirac predit l’existence de l’antimatiere (interpretation des solutions d’energie negative ...) 1932: C.D. Andersen decouvre le positron positron de 23 MeV plaque de 6mm de plomb positron entrant de 63 MeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

7 Particules ... 1930: W. Pauli predit l’existence du neutrino
1953: F. Reines decouvre le neutrino EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

8 Particules ... 1947: I.I. Rabi: “Who ordered that?”
toute une zoologie de particules “elementaires”... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

9 Particules ... Le modele des quarks remet de l’ordre dans le chaos:
cristal molecule atome noyau proton quark electron EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

10 Particules elementaires de matiere du MS
Ce sont des fermions (spin ½): charge electrique masse (GeV) quarks leptons famille/ saveur EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

11 EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

12 Forces fondamentales mediation par echange de bosons (spin 1, spin 2 pour G): portee de la force ~ 1/(masse particule echangee) elecromagnetique forte faible gravitation Yukawa EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

13 Force electromagnetique
s’inscrit dans le cadre de l’ElectroDynamique Quantique (QED), qui est une theorie de jauge basee sur un groupe U(1), abelien => le photon n’interagit pas avec lui-meme. Il a une charge electrique nulle. aem = e2/(4p) ≈ 1/137 √aem EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

14 Evolution du couplage en QED
calcul a tous les ordres en QED de la classe de diagrammes: √(Q2) Dx ≥ ћ aem(0)=1/ (46) (mesure dans l’effet Hall quantique) Dx↗ (i.e. Q2↘) aem(Q2) ↘ ecrantage de la charge electrique donne une evolution du couplage fct de l’impulsion de transfert √(Q2) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

15 Force forte s’inscrit dans le cadre de la ChromoDynamique Quantique (QCD) quarks existent en 3 couleurs interagissent fortement par l’intermediaire de gluons QCD: theorie de jauge basee sur un groupe SU(3)C non-abelien => les gluons vont pouvoir s’auto-coupler MAIS on n’observe pas de particules libres colorees EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

16 QCD: les quarks e+e- -> m+m- e+e- -> 2jets
distribution angulaire en caracteristique de particules de spin 1/2 quarks hadronisation EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

17 QCD: les gluons les gluons ont ete “decouverts” dans les annees 70 a Petra a DESY dans des processus radiatifs e+e- -> q q g EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

18 QCD: evts à 3 jets EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

19 Evolution du couplage en QCD
calcul a tous les ordres en QCD de la classe de diagrammes pourvu que aS = gc2/(4p) << 1 anti- ecrantage ecrantage valide pour aS = gc2/(4p) << 1 nq = nbre de saveurs de quarks 11 - ⅔ nq > 0 pour nq ≤ 6 Dx↘ (i.e. Q2 ↗) aS(Q2) ↘ liberte asymptotique Dx↗ (i.e. Q2↘) aS(Q2)↗ anti-ecrantage de couleur suggere confinement formation de JETS EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

20 Evolution du couplage en QCD
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21 Force electro-faible 1967: S. Glashow, S. Weinberg et A. Salam
proposent d’unifier la description de la force electromagnetique et de la force faible sous un meme formalisme. predisent les interactions faibles de courant neutre 1973: decouverte dans la chambre a bulles Gargamelle N hadrons EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

22 Force electro-faible la “faiblesse” des interactions faibles est due a l’echange de messagers massifs 1981: C. Rubbia decouverte des bosons W et Z dans des collisions pp a 630 GeV au CERN qq -> Z –> e+e- ≈ 80 GeV MZ = MW/cos(qW) ≈ 91 GeV pT > 2 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

23 Le Modele Standard description precise de tous les phenomenes sub-atomiques connus base sur un principe de symetrie de jauge avec un groupe SU(3)xSU(2)xU(1) bien teste sur les donnees: secteur U(1) a 10-8 secteur SU(2) a 10-3 secteur SU(3) a 10-1 jusqu’a des echelles de distances de m correspondant a s apres le Big Bang EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

24 Le Modele Standard ... Cependant beaucoup de questions fondamentales pour lequelles le modele n’a pas de reponse: pourquoi/comment les masses sont ce qu’elles sont? pourquoi /comment les neutrinos ont une masse? pourquoi /comment brisure de symetrie/unification? pourquoi /comment l’Univers est domine par la matiere? pourquoi /comment des interactions de jauge? pourquoi /comment SU(3)xSU(2)xU(1)? pourquoi /comment 3 generations? pourquoi /comment 4 dimensions? et la gravite dans tout ca? Ce sont a ces questions (et a d’autres) que les theoriciens et les experimentateurs essaient de s’attaquer => Accelerateurs, Detecteurs et Ingenieurs/Physiciens/Techniciens EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

25 Ou faire de la ph.d.p.? Dans les laboratoires de l’IN2P3 ( Au DSM/DAPNIA Saclay (www-dapnia.cea.fr) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

26 Ou faire de la ph.d.p.? Quelques grands centres autour du globe possedant des accelerateurs pour la physique des hautes energies ... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

27 En quoi consiste une experience de ph.d.p.?
Schema general d’une experience: phenomenologie de la physique que l’on veut etudier (discussions, calculs, simulations, workshops, ...) conception (simulation et R&D) de l’accelerateur et de(s) detecteur(s) construction installation, tests et mise en route prise de donnees: detection (particules chargees et neutres) declenchement (trigger) acquisition des donnees (digitisation et lecture par electronique rapide et processeurs) selection en ligne et mise sur support magnetique analyse des donnees: traitement des donnees analyse proprement dite => Resultat de physique: conferences publication dans revues et pourqoui pas ... prix Nobel? EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

28 En quoi consiste une experience de ph.d.p.?
accelerateur a tres haute energie: pour sonder la matiere de plus en plus finement, de Broglie: l = hc/E pour produire des particules de plus en plus lourdes: E = mc2 collision interaction et etats intermediaires etat final: particules suffisemment stables pour avoir atteint le detecteur: e,g, m, p,K,p,..., jets etat initial: particules suffisemment stables et de caracteristiques bien defines detecteurs test modele analyse mesures EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

29 La phenomenologie La phenomenologie tente,pour un modele de physique donne, de repondre aux questions suivantes: quelles sont les signatures de decouverte de cette physique? quelles sont les performances en terme de decouverte de l’experience X ou Y? comment peut-on distinguer ce modele des autres presents sur le marche? on definit le cadre theorique dans lequel on va travailler: les nouvelles particules et leurs nombres quantiques (spin, charge, couleur, ...) leurs interactions a l’echelle d’energie correspondant a l’accelerateur que l’on va utiliser, c’est a dire les parametres du Lagrangien decrivant le modele a cette echelle d’energie identification des regions interessantes de l’espace des parametres du Lagrangien, des regles de Feynman peuvent etre deduites permettant de calculer par exemple le spectre de masse des particules, leur duree de vie, leur section efficace de production ... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

30 La phenomenologie ... calcul des sections efficaces de production s:
section efficace: s liee a la probabilite de voir un phenomene donne par rapport a l’ensemble des phenomenes possibles a la dimension d’une surface. On l’exprime en sous-unites du barn: 1 b = m2 interactions fortes ~ mb, electromagnetiques ~ nb, faibles ~ pb Luminosite: L la luminosite integree Lint est un parametre lie a la machine utilisee pour preparer l’etat initial de la reaction. Ce parametre determine, pour un processus physique donne, le nombre N d’evenements observes dans un detecteur N = Lint e s e est l’efficacite de detection du processus donne Lint est exprimee en unites d’inverse de section efficace: pb-1, nb-1, ... L, luminosite instantanee: exprimee en cm-2.s-1 les accelerateurs actuels on typiquement L ~ cm-2.s-1 EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

31 La phenomenologie ... rapports d’embranchement B:
par exemple le Z se desintegre: 70% en qq c’est a dire B(Z->qq) = 0.7 20% en nn 3.33% en e+e- 3.33% en m+m- 3.33% en t+t- chacune de ces desintegrations va conduire a une signature caracteristique du Z. On ne sait pas a priori quelle est la meilleure avant de considerer les bruits de fond appropries Pour obtenir le nombre total d’evenements pour une signature particuliere, il faut multiplier la section efficace totale par le rapport d’embranchement EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

32 La phenomenologie ... rapports d’embranchement B:
par exemple pour ff -> Zh dans la signature: Nsignal = stot Lint B(Z->l+l-) B(h->bb) si Nsignal trop petit => chercher une autre signature ... Acceptance du detecteur ea ≡ Nreconstruits/Nsignal calculee a l’ide d’une simulation ... soit: Nsignal = stot Lint B(Z->l+l-) B(h->bb) ea avec ea est typiquement de 0.1 a 0.5 EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

33 La phenomenologie ... coupures:
les choses ne sont pas aussi simples, car on va aussi par exemple observer dans le detecteur le processus: qui est un bruit de fond pour notre signal. On met alors en place une serie de coupures cinematiques qui permettent de discriminer la contribution du signal et du fond (ou du moins, on l’espere). Ici, par exemple Mbb ~ Mh dans le cas du signal. soit ec l’efficacite des coupures sur le signal, le nombre NS d’evenement de signal qui passera les coupure est donne par: NS = stot Lint B(Z->l+l-) B(h->bb) ea ec EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

34 La phenomenologie ... bruits de fond:
on fixe les coupures optimales apres avoir simule tous les bruits de fond appropries aussi bien au niveau de la generation que de la simulation dans le detecteur une fois les coupures selectionnees, le nombre total NB d’evenements de bruit de fond est donne par: NB = ∑i sBi L Bi eai eci ou les Bi representent les rapports d’embranchement appropries EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

35 La phenomenologie ... sensibilite d’une experience: significance S:
definie comme le rapport S = NS/√NB une grande significance n’est pas necessairement suffisante. Il faut aussi avoir assez de satistique. On demande NS > 5 parametres jouant sur S: la luminosite integree Lint (qui depend de l’accelerateur) les parametres de la physique recherchee (par l’intermediaire de NS) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

36 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

37 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

38 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

39 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

40 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

41 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

42 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

43 Les accelerateurs EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

44 Accelerateurs ... survol Deux types d’utilisation: (M,0) (E,p),m
sur cible fixe energie disponible au centre de masse: ECM = s1/2 = √ (2EM+m2+M2) ~ √ (2EM) (E>>M,m) energie disponible pour la creation de particules varie ~ E1/2 reste de l’energie initiale transformee en energie cinetique des particules secondaires (=> e.g. utilisation pour faisceaux secondaires) detecteurs vers l’avant (E,p),m (M,0) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

45 Accelerateurs ... survol Deux types d’utilisation: (E1,p1),m1
collisionneur s = 2E1E2+2|p1||p2|+m12+m22 ~ 4E1E2 si E1,E2 >> m1,m2 si E1 = E2 = E alors s1/2 = 2E toute l’energie initiale est disponible pour creer de nouvelles particules systeme du laboratoire = systeme du centre de masse particules emises tout autour du point d’interaction (E1,p1),m1 (E2,p2),m2 EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

46 ≤ 2000: Stanford, USA lineaire, e+e- , 3.2 Km de long, ECM = 100 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

47 ≤ 2000: Stanford, USA lineaire, e+e- , 3.2 Km de long, ECM = 100 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

48 ≤ 2000: Geneve circulaire, e+e- , 27 Km de long, ECM < 206 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

49 ≥ 2000: Hera run II, 6.3 Km de Hambourg circulaire, e+/e- de 27 GeV, p de 920 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

50 Main Injector & Recycler Tevatron Chicago  p source Booster p p 1.96 TeV CDF DØ ≥ 2000: Tevatron run Chicago circulaire, pp, 6.3 Km de long, ECM = 1960 GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

51 ≥ 2007: Geneve circulaire, pp, 27 Km de long, ECM = 14 TeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

52 ILC @qqpart sur terre ... ILC SLC
≥ 201x: lineaire, e+e-, ECM = 0.5 – 1.5 TeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

53 Accelerateurs ... survol saturation des courbes
a cause du cout par GeV => besoin de concepts nouveaux EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

54 toute l’energie disponible
Collisionneurs e+e- circulaires de rayon R: limites par la radiation synchrotron: DE ∝ E4/(m4R) par tour c.a.d environ 4 GeV a LEP200 pas ce probleme pour les collisionneurs hadroniques car (me/mp)4 ~ 10-13 collisionneurs e+e- de tres haute energie doivent etre lineaires! ∝ E2 ∝ E toute l’energie disponible est utilisee dans le processus EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

55 Collisionneurs ep le faisceau d’electrons sonde la structure du proton: diffusion profondement inelastique (Deep Inelastic Scattering = DIS): ep -> eX relation entre la section efficace de DIS et la section efficace du sous-processus partonique eq qh(x)dx: est la probabilite de trouver un parton de type q dans le hadron h emportant une fraction de l’impulsion du hadron comprise entre x et x+dx PDF = parton distribution function EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

56 Collisionneurs pp les collisions pp:
contiennent des processus durs de partons q, q et g (energie)2 disponible pour le sous-processus partonique est ŝ = x1x2s au LHC, s½ = 14 TeV et ŝ½ pourra aller jusqu’a qques TeV Une fraction importante de l’energie est emportee par les restes des protons EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

57 Comparaisons de collisionneurs
leptoniques (LEP, SLC, ILC, ...): environnement experimental “propre” toute l’energie est utilisee dans le processus => cette contrainte est utilisee dans l’analyse des donnees etat initial bien defini, polarisation des faisceau possible, energie au centre de masse reglable bon rapport signal sur bruit pratiquement tous les evenements peuvent etre enregistres => physique de precision espace de decouverte limite par l’energie au centre de masse disponible EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

58 Comparaisons de collisionneurs ...
hadroniques (TeVatron, LHC, ...): plus facile d’obtenir de tres hautes energies au point de vue cinematique, on ne peut en general qu’utiliser la conservation de l’impulsion transverse la nature composite des protons donne lieu a un evenement sous-jacent (“underlying event) particules dans l’etat initial sont sensibles a l’interaction forte: enormes bruits de fond QCD rapport signal/bruit en general plus mauvais seulement une petite fraction des evenements peut etre enregistree => necessaire de developper des mecanismes de declenchement en ligne (triggers) tres selectifs. Au LHC il faudra un facteur de rejection de l’ordre de 107 => en general espace de decouverte moins limite mais environnement experimental plus difficile EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

59 Collisionneurs hadroniques
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60 Comparaisons de collisionneurs ...
ordre de grandeur des principaux processus au LHC EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

61 Comparaisons de collisionneurs ...
simulation d’un evenement gg->H->ZZ->m+m-m+m- EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

62 Pile-up a LHC Pile-up  additional -mostly soft- interactions per bunch crossing Startup luminosity 21033cm-2s-1  4 events per bunch crossing High luminosity cm-2s-1  20 events per bunch crossing Luminosity upgrade cm-2s-1  200 events per bunch crossing SUSY event (no pileup) SUSY event (1034cm-2s-1) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

63 Comparaisons de collisionneurs ...
evenement e+e-->Z->m+m- a LEP EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

64 Collisions hadroniques ... cinematique
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65 Collisions hadroniques ... cinematique
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66 Collisions hadroniques ... cinematique
rapidite: y f point d’inter- action pseudo-rapidite: h transverse ≡ perpendiculaire a l’axe des faisceaux (m->0 ou b->1) energy/impulsion transverse cone DR DR = √((Df)2 + (Dh)2) EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

67 Collisions hadroniques ... cinematique
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68 Collisions hadroniques ... jets
les partons colores provenant de l’interaction dure evoluent par le processus d’hadronisation en une gerbe de hadrons pointant a peu pres dans la meme direction => jets les hadrons dans un jet ont une faible impulsion transverse relativement a la direction du parton parent du jet. La somme des impulsions des hadrons du jet est proche de l’impulsion du parton parent les jets se manifestent comme des aggregats (clusters) localises d’energie deposee dans les calorimetres les jets sont la signature experimentale des quarks et gluons EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

69 ... jets ... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

70 ... jets ... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

71 ... jets ... EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

72 ... jets ... Jet energy corrected to the particle level defined as:
- Offset (O): energy not associated with the hard-scatter (multiple interactions, pileup, noise) - Response (Rjet): calorimeter response to a jet - Showering (S): fraction of energy from particles nominally inside (outside) the jet cone which is deposited outside (inside) the jet cone because of the finite size of showers in the calorimeter EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

73 Collisions hadroniques ...
evenement sous-jacent = underlying event hadrons approchent hadronisation desintegration gerbe de partons interaction dure a = 1, b = 2 EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

74 Collisions hadroniques ... section efficace
fi = Fonctions de Distributions de Partons (Parton Distribution Function = PDF) sX = (PDF’s pour p et p)  (section efficace partonique) factorisation des effets a courte et longue distances differentes echelles interviennent ici: Q: caracterise l’interaction dure parton-parton mF: echelle de factorisation qui entre dans l’evolution des PDF’s. parametre arbitraire qui peut etre interprete comme l’echelle separant la physique et courte et longue distance mR: echelle de renormalisation qui intervient dans la constante de couplage fort typiquement on peut prendre: mF = mR = Q ~ ET/4 – 2ET des jets EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

75 Collisions hadroniques ... PDF’s
Les Fonctions de Distributions de Partons du proton son mesurees a une echelle donnee. Leur evolution est alors calculee en QCD perturbative a l’echelle de l’interaction appropriee. Les PDF’s sont determinees en faisant des ajustements globaux sur les donnees de DIS, de Drell-Yan, de production de photon directs et de production de jets EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

76 Detecteurs ... survol Grandeurs a mesurer:
Origine: detecteur de vertex: x0,y0,z0 Trajectoires: trajectometre: xi,yi,zi (i=1,N) Impulsions: champ magnetique + trajectographe: pi (i=1,N) Energie: calorimetre: Eelectromagnetique, Ehadronique Vitesse: dE/dx, effet Cerenkov, temps de vol => identification aimant calorimetres trajecto- metre cible et det. vertex Crkv EM HAD muons EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

77 Detecteurs ... survol Informations laissees dans les detecteurs par les particules produites dans les collisions: e±: charge => laisse une trace dans le trajectometre et depose de l’energie dans le calorimetre m±: laisse une trace dans le trajectometre et depose tres peu d’energie (minimum d’ionisation) dans le calorimetre, donne un signal dans les chambres a muons g: depot d’energie dans le calorimetre comme le e±, mais pas de trace associee dans le trajectometre neutrinos et autres particules interagissant faiblement: n’interagissent pas a l’interieur du detecteur => impulsion manquante ou energie manquante quarks: hadronisation => jets. Direction des jets energetiques est liee a la direction du parton initiateur du jet. Energie mesuree dans les calorimetres. Traces dans le trajectometre provenant des particules chargees faisant partie du jet quarks lourds (b): reconstruction dans le detecteur de vertex d’un vertex de desintegration deplace par rapport au vertex primaire. t ~ 1.5ps => bcgt ~ qques mm pour ET ~ GeV EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

78 Detecteurs ... survol Tranche de CMS (LHC) EGIM 07
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79 Detecteurs ... survol vertex secondaire ou le hadron beau
ou l’interaction a eu lieu ou le hadron beau s’est desintegre EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

80 Detecteurs ... survol le detecteur ATLAS EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

81 Tout cela est bien complexe ...
=> necessite d’outils de simulation au niveau processus physiques qu’au niveau detecteur EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

82 Simulation ... generateurs
pourquoi utiliser des generateurs? permet d’effectuer des etudes theoriques et experimentales de physique multiparticule complexe vehicule pour disseminer des idees entre theoriciens et experimentateurs ils sont utilises pour: predire des taux et topologies d’evenements => permet d’estimer la faisabilite simuler les bruits de fond possibles => permet d’optimiser les strategies d’analyse etudier les caracteristiques requises des detecteurs => permet d’optimiser la conception des detecteurs/triggers etudier les imperfections des detecteurs => permet d’evaluer les corrections d’acceptance EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

83 Generateurs ... ou ils entrent en jeu
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84 Generateurs ... processus de base
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85 Generateurs ... processus de base
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86 Generateurs ... hadronisation
modele des cordes de Lund gluon = kink sur corde emportant energie et impulsion EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

87 Generateurs ... le paysage
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88 Generateur ... les sous-processus
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89 Generateurs ... The Big Picture
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90 Simulation ... detecteurs ... un example
Geant4: “nouveau” logiciel qui exploite des techniques avancees de developpement logiciel et de technologie orientee objet Il permet de simuler avec precision le passage de particules au travers la matiere. Il inclut: description de la geometry du syteme description des materiaux utilises la generation des evenements primaires le suivi des particules au travers des materiaux et des champs electromagnetiques les processus physiques gouvernant les interactions des particules la reponse des composantes sensibles des detecteurs la generation des donnees des evenements le stockage des evenements et des traces la visualisation des detecteurs et des trajectoires des particules EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

91 Simulation ... detecteurs ... un example
Geant4: EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud

92 Simulation ... detecteurs ... un example
EGIM 07 E. Kajfasz/Y. Arnoud