Activité sept - Représentation des Particules (page de l'étudiant)

Qu'ils soient appelés percuteurs d'atomes, accélérateurs ou collisionneurs, les appareils massifs utilisés pour la recherche par les physiciens des particules produisent tous de nouvelles particules par la collision de deux particules de haute énergie entre elles. Pour cette activité, imaginez qu'un électron et un positron soient propulsés à la vitesse de la lumière. Ils se percutent directement, portant une impulsion égale et opposée et produisant de nombreuses particules qui giclent dans toutes les directions.

Un détecteur de particules à couches multiples entoure le point de collision dans l'accélérateur, visible ici par une vue évidée. Les détecteurs sont les outils utilisés par les physiciens pour collecter l'information sur les particules produites par un événement. Chaque couche du détecteur est sensible à une propriété différente des particules. Le détecteur de traces montre la trajectoire des particules chargées. Dans le calorimètre seule l'énergie totale déposée est mesurée; les trajectoires véritables ne peuvent pas être reconstruites. Le calorimètre électromagnétique recueille l'énergie des photons, électrons et positrons. Les hadrons déposent leur énergie dans le calorimètre hadronique.

Remarquez le grand aimant dans le détecteur. Le champ magnétique à l'intérieur de l'aimant (parallèle au tube des faisceaux) courbe les trajectoires des particules chargées de leur trajectoire. Les courbes des particules positives et négatives ont opposées.

Imaginez maintenant que vous êtes un physicien essayant d'analyser les trajectoires montrées dans les quatre sections transversales en bas à gauche, qui sont extraites d'expériences actuelles. Utilisez comme référence la section efficace marquée du détecteur montrant les trajectoires de différentes particules (et les "lois" de conservation).

Règles du jeu :

1/ La charge est conservée (l'événement est créé à partir d'un électron négatif et d'un positron positif donc la charge totale est toujours nulle).

2/ L'impulsion est conservée (les particules initiales ont des impulsions égales et opposées, donc l'impulsion totale est toujours nulle).

Après avoir analysé ces événements, complétez le tableau ci-dessous. Vérifiez chaque colonne représentant une couche du détecteur où apparaissent des traces. Comparez vos résultats avec les trajectoires des particules présentées dans l"échantillon de traces" à gauche.

Puis répondez aux questions sous le tableau pour chaque événement..

Traces	Chambre à traces	Calorimètre Electromagnétique	Calorimètre Hadronique	Chambre à muons
Événement 1	.	.	.	.
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Événement 2	.	.	.	.
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Événement 3	.	.	.	.
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Événement 4	.	.	.	.
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1. Événements 1 à 4

D'après votre tableau, quelles peuvent être ces particules :
Événement 1 _____________________
Événement 2 _____________________
Événement 3 _____________________
Événement 4 _____________________

2. Pour les événements 1 et 2, les particules ont -elles des charges égales ou opposées ?
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3. Pour l'événement 3, les deux trajectoires sont dos à dos. Qu'est ce que cela vous apprend ?
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