Votre travail est maintenant de faire une série de mesures de la masse du boson Z, et à partir de ces mesures de créer 2 histogrammes qui à la fin seront combinés avec ceux faits par d’autres groupes. HYPATIA propose des outils pour calculer une masse invariante et pour produire des histogrammes. Pour voir comment les utiliser, cliquez ici. Dans cet exercice, vous allez utiliser ces outils en association avec les informations fournies par HYPATIA sur l’identification des particules.

Les images des collisions (en anglais « event-displays ») qui vous sont proposées dans l’exercice contiennent un mélange d’événements Z se désintégrant en paires électron-positron ou muon-antimuon, ainsi que des produits de collision complètement différents, comme des quarks, des gluons, et des bosons W. (Si vous ne vous souvenez plus à quoi ces particules ressemblent, retournez à la page Identification des événements). Vous devrez utiliser ce que vous savez sur l’identification des particules et l’outil de calcul de masse invariante (masse au repos) fourni par HYPATIA pour déterminer si un boson Z a été ou non produit.

1. Pour chaque collision, notez sur la feuille de comptage si vous avez vu un Z se désintégrant en une paire électron-positron ou une paire muon-antimuon, ou bien si l’événement était de type bruit de fond. Observez chaque collision et utilisez les outils de sélection ainsi que les informations sur les particules pour déterminer si un boson Z a ou non été produit.
2. Si vous pensez avoir vu un boson Z, vous devez dire s’il s’est désintégré en paire électron-positron ou en paire muon-antimuon. Une fois que vous avez identifié les traces qui sont effectivement produites par la désintégration du boson Z, insérer les paires de traces d’électrons ou les paires de traces de muons dans la fenêtre de calcul de masse invariante disponible dans HYPATIA. Ensuite, entrez la valeur de la masse invariante obtenue dans la feuille de calcul des résultats, et indiquez s’il s’agit d’une paire d’électrons ou d’une paire de muons. Pour faire une analyse scientifique correcte, prenez en compte toutes les valeurs de masse invariante, y compris celles qui vous paraissent trop élevées ou trop faibles par rapport à la masse du boson Z que vous connaissez.
3. Si vous pensez que la collision a donné un événement de bruit de fond, n’entrez pas la masse invariante dans un histogramme, mais comptabilisez l’événement dans la feuille de comptage.

1. Comparez les histogrammes pour les paires électron-positron et muon-antimuon.
   • Pouvez-vous voir des différences/ des similitudes ?
   • A quelle fréquence le boson Z se désintègre-t-il en paires électron-positron ? Et en paires muon-antimuon ?
   • À quoi vous attendiez-vous ? Pourquoi ?
2. Quelle est la masse la plus probable pour le boson Z ?
   • Comment ce résultat se compare-t-il à la moyenne mondiale de 91,2 GeV/c² ?
3. Qu’est ce qui peut expliquer que la distribution soit si large ? Pourquoi n’y a-t-il pas une seule valeur exacte pour la masse du boson Z ?
4. Avez-vous découvert le boson Z’ ?
   • Si vous le pensez, quelle est la masse du boson Z’ ?
5. Pourquoi est-il utile de combiner vos résultats avec ceux obtenus par d’autres groupes ?

Une video-conférence a lieu à la fin de la journée de Master Classe. Vous aurez l’occasion d’échanger avec les lycéens d’autres villes et pays qui ont également analysé les données d’ATLAS (ou de CMS). Vous pourrez comparer leurs résultats aux vôtres. Pour cela, vous devez sauvegarder votre feuille de calcul de résultats de masse invariante et la déposer en ligne en suivant les instructions disponibles sur cette page.

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