Collisions, Détection, Interprétation - CMS DocDB Server
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Collisions, Détection, Interprétation International MasterClasses 2012 12/03/12 - CERN Le Large Hadron Collider Grand Collisionneur de Hadrons A quoi sert-il ? • Accélérer des protons • Produire des collisions Un gigantesque instrument • à 100 m sous terre • long de 27 km • refroidit à 1,9 Kelvin • un vide de 10-13 atmosphère Collision ? Création de particules lourdes et instables (ex : t, W, Z) Les particules Les particules stables Les particules stables Les gluons et les quarks s’hadronisent. Les neutrinos sont quasi-indétectables ? Pour étudier les particules intermédiaires, il faut connaître les particules finales : • leur type • leur direction • leur énergie Les détecteurs au LHC Compact Muon Solenoïd 14500 tonnes, 15 m de diamètre, 22 m de long La détection des particules Déterminer leur direction La chambre à étincelles - + + HT + + + + + - HT - + + ++ - - + HT Trajectographe en Silicium La détection des particules Identifier la charge Le rôle du champ magnétique Le champ magnétique courbe la trajectoire des particules chargées. La courbure dépend de la vitesse, de la masse et de la charge. Dans la chambre à bulle, les particules ralentissent et leurs trajectoires sont de plus en plus courbées. Un photon produit un électron et un positron. Les charges sont opposées et donc les courbures aussi. La détection des particules Mesurer l’énergie Calorimètre Principe : • Passage à travers de la matière dense • Interactions produisant une cascade de particules secondaires • Détection des particules secondaires et estimation de l’énergie de la gerbe Calorimètre : Calorimètreélectromagnétique hadronique : • •Détection Détectiondes desélectrons hadrons et photons (ϒ) • Dans CMS : cristaux scintillants → détection de lumière Les particules stables Mesurer des particules indétectables ! Dans le plan transverse : • les particules sont produites au centre du détecteur • les directions des toutes les particules s’équilibrent • un déséquilibre est signe d’une particule non détectée ? Reconstruire le puzzle ? Les pièces : les directions et l’énergie des particules détectées La méthode : la conservation de l’énergie, de la quantité de mouvement, de la charge Le résultat : des infos sur la particule intermédiaire (masse, vitesse …) Ex : Z0 → e+ e- , H → Higgs → Recherche du boson de Higgs donnant 2 photons : • événements rares • d’autre particules (π0) ressemblent aux dans le détecteur • ces faux événements donneront une masse erronée pour le Higgs reconstruit Higgs → -1 -1 -1 -1 28 Simulation: 16 fb Simulation: Simulation:32 4 fb fb 1 fb (proportionnel au nombre de collisions produites) 2 scénarios : Le Higgs existe ou non. Lorsque les données ne sont pas assez nombreuses, la différence n’est pas visible
