RECHERCHE DES BOSONS MDIATEURS DE LINTERACTION FAIBLE DANS

RECHERCHE DES BOSONS MÉDIATEURS DE L’INTERACTION FAIBLE DANS LES DONNÉES DU DÉTECTEUR CMS

Rappel sur les interactions fondamentales 2

Production des bosons W+, W- et Z au LHC A la frontière franco-suisse, près de Genève CMS = détecteur de particules LHC = “créateur” de particules 3

Production des bosons W+, W- et Z au LHC Première couche de détecteurs de CMS Z W+ 4

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. 5

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- → e- νe W- → µ- νµ 6

Ce que voit le détecteur CMS Muon Electron Hadron chargé Hadron neutre Photon Trajectographe ou tracker calorimètre électromagnétique calorimètre hadronique aimant détecteurs à muons

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 ? 8

Prise en main du programme de visualisation Ouvrez Fire. Fox et sélectionnez dans le Marque page « Event. Display CMS » Que faire si besoin d’aide ? Lire le guide de l’utilisateur Faire un appel à un GE (Gentil Encadrant) 9

Visualiser un événement Charger 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 10

Décrypter un événement Vue transversale du détecteur Détecteurs à muons Trace de la particule reconstruite à partir du trajectographe et des détecteurs à muons Particule = muon Aimant Calorimètre hadronique Points d’impact dans les détecteurs à muons Calorimètre électromagnétique Trajectographe Energie manquante (neutrinos ? ) 11

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 12

Où renseigner les résultats ? Dans votre navigateur internet, sélectionnez le deuxième onglet Mettre des « 1 » pour indiquer : • Le ou les leptons reconstruits • Le candidat Z, W+, W-, W (si doute sur la charge), « zoo » (si doute sur l’identité) 13

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 1 W+ cand W- cand W cand Z cand 1 « zoo » 14

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 WElectron Muon 1 W+ cand W- cand 1 W cand Z cand « zoo » 15

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 1 Muon W+ cand W- cand W cand 1 Z cand « zoo » 16

Plus on est de fous … • Regroupement local Chaque binôme analyse 50 événements. ~1 500 événements traités • Regroupement international Quatre autres classes dans le monde effectuent l’exercice en même temps que vous, mais avec des événements différents. ~6 000 événements traités 17

Exploitation des résultats A partir de vos observations, des informations sur les bosons médiateurs de l’interaction faible vont pouvoir être extraites et seront discutées. Par exemple : Un histogramme représentant la masse des candidats Z sélectionnés

A vous de jouer ! Monde selon Murphy Monde des bisounours Monde réel ?