Événements de bruit de fond

Lors d’une collision entre protons, toutes sortes de particules sont créés – pas uniquement des bosons Z et des bosons de Higgs ! Par exemple, un boson W ou un quark top peuvent apparaître. Ces particules se désintègrent également juste après leur production car elles sont très lourdes, tout comme le boson Z et le boson de Higgs.

Les collisions entre protons peuvent également souvent produire des gerbes de particules, appelées "jets"dans le jargon des physiciens. Certains événements contenant des W, des quarks top ou des jets ressemblent à la signature du « signal » cherché : boson Z, boson de Higgs, ou autre. On les appelle alors « événements de bruit de fond ».

Les diagrammes ci dessous montrent comment un boson W- peut être produit et se désintégrer.

Ce diagramme montre le processus dominant (une interaction quark-gluon) pour produire des particules W-. Le quark "up" émis crée au-moins un jet. Comme vous pouvez le voir, la désintégration d’un boson W produit typiquement un seul lepton chargé et non pas deux comme pour le boson Z. Et il y a un neutrino en plus. Comme nous l’avons appris précédemment, on ne peut repérer un neutrino qu’en observant qu’une partie de l’énergie de l’événement est manquante.

Le boson W- est ici produit par une collision entre un gluon (g) et un quark puis se désintègre en un électron et un anti-neutrino associé. Ceci n'est pas l'unique mode possible pour la production et la désintégration des bosons W, il en existe beaucoup d'autres.

On peut par exemple comparer les particules issues de la désintégration du W à celles issues de la désintégration du Z. Si vous vous en souvenez, le Z est une particule de charge électrique neutre, et en conséquence la somme des charges électriques des particules issues de sa désintégration doit être nulle. Par contre, le W n'est pas une particule neutre, sa charge électrique est +/- 1. Il en résulte que le W ne peut pas se désintégrer en une paire particule + anti-particule chargées.