Recherche des bosons W et Z dans les données du détecteur CMS

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1 Recherche des bosons W et Z dans les données du détecteur CMS

2 Les briques de Lego élémentaires
Il existe beaucoup plus que ces 3 particules élémentaires, les autres particules vont se désintégrer dans des particules plus « stables ». Quarks Leptons Charm/charme Strange/étrange Top/top Bottom-Beauty/beauté Up/haut muon tau neutrino électronique muonique tauique electron Down/bas

3 Rappel sur les interactions fondamentales
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4 Production des particules au LHC
LHC = “créateur” de particules CMS = détecteur de particules 4

5 Principe d’une expérience de physique des particules
E=mc2 Peuvent créer des nouvelles particules de masse m Les particules accélerés à haute énergie E

6 Production des bosons W+, W- et Z au LHC
Première couche de détecteurs de CMS Z W+ u d 6

7 Désintégration des bosons W+, W-, Z
Première couche de détecteurs de CMS Les bosons Z, W+, W- sont très éphémères : elles se désintègrent en des particules plus légères. Z W+ Ce sont les particules issues de la désintégration qui vont interagir avec les premières couches de détecteurs. 7

8 Désintégration des bosons W+, W-, Z
Il existe de nombreux modes de désintégration selon le nombre et la nature des particules produites … tant que les lois de la physique les autorisent ! Dans notre étude, on ne s’intéresse qu’à la désintégration des bosons W+, W- et Z en deux leptons, de première ou deuxième génération. ? Z Z → e+ e- Z → µ+ µ- W+ → e+ νe W+ → µ+ νµ W- → µ- νµ W- → e- νe W+ W- 8

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10 Présentation de l’exercice
Vous allez étudier des vrais événements pris par le détecteur CMS. Ces événements ont été préalablement sélectionnés : ils contiennent tous au moins un muon ou un électron. Votre mission est double : Identifier les leptons mis en jeu ? dans notre cas : muon ou électron Déterminez avec une grande certitude la provenance de ces leptons : De la désintégration d’un W ? si oui, d’un W+ ou W- D’un Z ? D’une autre particule instable ? 10

11 Prise en main du programme de visualisation
Ouvrez FireFox dans le lien sur votre desktop 11

12 Visualiser un événement
changer de vue (vue longitudinale ou transversale) zoomer / dézoomer, effectuer des rotations dans l’espace activer / désactiver l’affichage de sous-détecteurs activer / désactiver l’affichage des objets reconstruits 12

13 Vue transversale du détecteur
Détecteurs à muons Calorimètre hadronique Calorimètre électromagnétique Trajectographe

14 Energie manquante (neutrinos ?)
Trace de la particule reconstruite à partir du trajectographe et des crystaux  Particule = electron

15 Visualiser un événement
Trace de la particule reconstruite à partir du trajectographe et des chambres pour muons  Particule = muon 15

16 Décrypter un événement
Vue transversale du détecteur Il est possible de détermine le signe de la charge électrique du muon à partir de la courbure de sa trace. Charge négative Charge positive 16

17 Exemple 1 : qu’est-ce que c’est ?
2 muons Pas d’énergie manquante observée Les courbures sont opposées : les muons sont de charges opposées Candidat Z Electron Muon W+ cand W- cand W cand Z cand « zoo » 1 17

18 Exemple 2 : qu’est-ce que c’est ?
1 seul muon énergie manquante notable W+ ou W- Signe de la charge électrique du muon : courbure dans le sens horaire  charge négative  W- Electron Muon W+ cand W- cand W cand Z cand « zoo » 1 18

19 Exemple 3 : qu’est-ce que c’est ?
1 seul électron énergie manquante notable W+ ou W- Signe de la charge électrique de l’électron : ???? Electron Muon W+ cand W- cand W cand Z cand « zoo » 1 19

20 Plus on est de fous … Regroupement local
Chaque binôme analyse 100 événements.  ~400 événements traités 20

21 Exploitation des résultats
A partir de vos observations, on peut construire un graphique qui montre la masse des particules dans le évènements à 2 particules (2 muons ou 2 électrons). Par exemple : Un histogramme représentant la masse des candidats à 2 muons sélectionnés

22 A vous de jouer