La particella W
Le particelle responsabili delle interazioni deboli sono i bosoni mediatori W+, W- e Z0. Le particelle W sono prodotte in diversi modi nei processi di collisione protone-protone. Questi sono presentati nella seguente galleria di immagini. I diagrammi di Feynman vengono usati per meglio illustrare i processi. Impara a conoscere i diagrammi di Feynman qui.
Produzione di diverse particelle W
  • Questo diagramma di Feynman descrive il processo, tramite il quale vengono prodotte la maggior parte delle particelle W+, chiamato interazione quark-gluone. Il processo produce anche un quark down. Questo a sua volta produce un jet. La possibilità di osservare il jet dipende dalla direzione di moto del quark down. Spesso accade che questo non venga rivelato, perché troppo vicino all'asse dei fasci. Nella maggior parte dei casi in questi eventi si osservano nessuno o un jet. In aggiunta possono essere irraggiati dei gluoni, che si manifestano come ulteriori jet.
  • Questo diagramma mostra il processo dominante (interazione quark-gluone) che conduce alla produzione delle particelle W-. Viene prodotto anche almeno un jet generato da un quark up.


  • Ma le particelle W+ possono anche essere irraggiate da quark come illustrato qui. Un quark up si converte in un quark down irraggiando un W+.
  • Lo stesso vale per gli antiquark. Qui un antiquark up si converte in un antiquark down.


Decadimento delle particelle W
La particella W è pesante (80,4 GeV/c2) e decade immediatamente dopo la sua produzione. In due terzi dei decadimenti si produce una coppia quark-antiquark, che si manifesta con dei jet nel rivelatore. In un terzo dei casi il decadimento produce una coppia leptone neutrino. I tre leptoni, elettrone, muone e tau, vengono prodotti con la stessa probabilità. Il tau decade anch'esso prima di essere rivelato. Nei nostri eventi studieremo solo decadimenti delle particelle W in elettrone (o positrone) o muone (o anti-muone). Abbiamo quindi i seguenti diagrammi di Feynman:

  • In questo caso il W+ decade in un positrone ed un neutrino elettronico.
  • Qui il W- decade in un elettrone ed un antineutrino elettronico.
  • Il W+ può decadere anche in un antimuone ed un neutrino muonico.
  • Per il W- c'è anche la possibilità di decadere in un muone ed un antineutrino muonico.


Eventi che nel rivelatore appaiono con le caratteristiche illustrate nei quattro diagrammi precedenti vengono chiamati "eventi di segnale". Sono un'indicazione non ambigua del fatto che una particella W sia esistita per un breve lasso di tempo. Tutti gli altri eventi devono essere classificati come "eventi di fondo". Diamo uno sguardo a possibili eventi di fondo attraverso quest'altra galleria di immagini.

Eventi di fondo
Nelle collisioni dei protoni oltre ai W possono essere prodotte anche particelle Z0. Anch'esse decadono immediatamente dopo la produzione.
  • La particella Z0 prodotta in una collisione protone-protone può decadere in una coppia elettrone-positrone, o ...
  • ... in una coppia muone e anti-muone.


Per questo ora vedremo come fare ad identificare questi eventi con MINERVA.