Les événements Z
Dans les exercices qui vont suivre, nous vous demanderons de reconnaitre des collisions dans lesquelles un boson Z a été produit. Mais comment est il possible de faire cela alors que le boson Z est une particule extrèmement massive dont la durée de vie moyenne n'est que de 3x10 -25 secondes, soit 0.0000000000000000000000003 secondes?
Aucun instrument n’est capable de détecter un objet dans un laps de temps si court.
Alors, comment peut-on « voir » le boson Z ? Réponse : par la connaissance de la manière dont il se désintègre ou « meurt », et dans le cas du boson Z il existe un grand nombre de modes de désintégration possibles.
Bien entendu, ces désintégrations doivent respecter les lois de la nature. Ainsi en est il par exemple de la conservation de la charge électrique: puisque le boson Z est neutre (charge =0), la somme des charges des particules issues de sa désintégration devra également être nulle. Donc si un Z se désintègre en deux corps, ce sera toujours sous forme d'une paire particule-antiparticule.
Si on considère l'ensemble des combinaisons de leptons ou de quarks possibles, on arrive à 24 possibilités (!). Pourquoi 24? Suivez ce lienpour en savoir plus. Parmi tous ces modes de désintégration possible nous allons seulement étudier deux des modes les plus "faciles" à détecter, à savoir ceux dans lesquels le boson Z donne
- une paire électron-positron
- une paire muon-antimuon.
Ces désintégrations sont présentées sur les diagrammes de Feynman qui suivent.
Les électrons et les muons (ainsi que leurs antiparticules) sont en effet des particules suffisamment stables pour que les détecteurs puissent enregistrer leur passage. Cette propriété cruciale rend possible la mise en évidence de particules, comme le boson Z, dont le temps de vie est trop court pour qu'on puisse les observer directement.