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2 Signatures Experimentales
Tout comme les muons, les particules stables, charg´ees et lourdes (HSCP) ne
sont en g´en´eral pas arrˆet´ees dans les calorim`etres de CMS. Ces particules,
particuli`erement p´en´etrantes, sont suppos´ees atteindre le syst`eme `a muons
de CMS. La signature typique d’une HSCP est d`es lors une trace de grande
impulsion qui atteint le syst`eme `a muons. De plus, ´etant donn´ee leur grande
masse (M ¿ 100 GeV/c2), les HSCP devraient ˆetre produites avec une vitesse
nettement inferieure `a celle de la lumi`ere (v=βc avec 0.1≤β≤1). Il
est d`es lors possible d’identifier ces particules, simplement en mesurant leur
v´elocit´e (β).
Deux m´ethodes peuvent ˆetre utilis´ees. La premi`ere consiste simplement `a
mesurer le temps que met la particule pour atteindre le syst`eme `a muons et
d’en d´eduire la vitesse de la particule. Ceci se fait via les d´etecteurs `a muons
qui ont une r´esolution sur la mesure du temps de l’ordre de 1 ns. L’autre
m´ethode, plus subtile, consiste `a mesurer la perte d’´energie par ionisation
(dE/dx) des particules et d’en d´eduire la v´elocit´e de la particule. La formule
de Bethe-Bloch montre que le dE/dx moyen d’une particule d´epend de sa
vitesse. Pour des particules non-relativistes (0.2≤βγ ≤0.9), cette formule
peut ˆetre approxim´ee come suit: DdE
dx E=Km2
p2+C. Les HSCP auront d`es lors
une perte d’´energie par ionisation anormalement ´elev´ee du fait de leur faible
vitesse. Le dE/dx peut ˆetre mesur´e `a l’aide du trajectographe en silicium de
CMS.
Deux types de HSCP peuvent ˆetre envisag´es. Les HSCP de type leptonique
et celles de type hadronique. Celles du premier type sont semblables `a des
muons tr`es massifs: elles interagissent peu avec le d´etecteur et sont donc
capables d’atteindre le syst`eme `a muons. Les HSCP de type hadronique,
comme les quarks et les gluons, devraient former des ´etats li´es (R-hadron) `a
cause du ph´enom`ene d’hadronisation. Ceux-ci sont simplement des hadrons
classiques dans lesquels l’un des partons a ´et´e remplac´e par une HSCP de type
hadronique. Ils ont n´eanmoins quelques particularit´es. En effet, lorsqu’ils in-
teragissent avec la mati`ere (typiquement avec le d´etecteurs), il est possible
que la charge ´electrique de ces R-hadrons soit supprim´ee ou invers´ee via
l’´echange de partons l´egers entre l’´etat li´e et la mati`ere du d´etecteur. Ce
ph´enom`ene complique notablement la d´etection de telles particules. De plus,
une ´etude r´ecente sur la mod´elisation des HSCP avec la mati`ere conclut que
certains types de HSCP ont une probabilit´e proche de l’unit´e d’atteindre le
syst`eme `a muons avec une charge ´electrique nulle. Ces particules ne pour-
raient d`es lors pas ˆetre d´etect´ees par le syst`eme `a muons. Il est par cons´equent
important d’avoir des techniques de recherche ne requi`erant pas l’observation
des HSCP dans le syst`eme `a muons.
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