Cours de physique des particules expérimentale et tests du modèle standard et au-delà Eric Kajfasz kajfasz@cppm.in2p3.fr Arnaud Duperrin duperrin@cppm.in2p3.fr Centre de Physique des Particules de Marseille Plan du cours Master 2 Recherche Physique et Sciences de la Matière
Plan du cours Introduction générale Accélérateurs Techniques de détection début Janvier avec Eric Kajfasz Le Modèle Standard Cours no 1 et no 2 Le problème du Higgs Status expérimental sur la connaissance du MS (tests de précision) Exemple de recherches aux LEP, Tevatron, LHC: mesures de la masse du boson W et du quark top recherche du boson de Higgs du MS Les neutrinos Cours no 3 La Supersymétrie et les dimensions supplémentaires Cours no 4 La physique de la beauté Cours no 5 Arnaud Duperrin Master 2 2009 2
Recherche du Higgs dans ATLAS tous les détecteurs sont sollicités Identification de τ Identification de b Jets (voir plus loin dans le cours la mise a jour de ces courbes) Energie manquante Electron Photon Muon Arnaud Duperrin Master 2 20 th Jan, 2009 3
recoiling jets e e Tile Calo drift Tube muons chambers pixel + silicium μ μ LAr Arnaud Duperrin Master 2 20 th Jan, 2009 4
HIGGS: Les «contraintes théoriques» La trivialité: la constante de couplage λ à une énergie μ donnée est reliée à la constante de couplage à plus haute énergie Λ: 1) λ(μ) λ(μ) 2π 2 /3log(Λ/ μ) 2) théorie valide quelque soit l énergie (Λ ) 3) μ=m H La stabilité du vide: en imposant que le vide soit un minimum non nul absolu du potentiel calculé à une boucle (jusqu à Λ) : λ(μ) 0 (triviale) Pour chaque M H il y à une énergie maximum Λ max où la théorie cesse d avoir un sens La naturalité: les corrections radiatives à la masse du boson de Higgs sont divergentes Λ 2 ajustement «fin» entre les termes divergents doit être réalisé jusqu à l échelle de Planck 10 19 GeV nouvelle physique ici? % faible moins le modèle est «naturel» Arnaud Duperrin Master 2 20 th Jan, 2009 5
HIGGS: Les «contraintes expérimentales» top quark mass W boson mass CDF D0 First Higgs seen in the LHC!!! Arnaud Duperrin Master 2 20 th Jan, 2009 6
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Neutrinos atmospheriques Mesure de θ 12 et Δm 2 12 Neutrinos atmospheriques: Super-Kamiokande Long-Baseline Accelerator Neutrino Experiments: K2K
Ca c est le cours sur les ν! Phénoménologie, expérimentaux (soleil, atmosphère, réacteur nucléaire, faisceaux, mesure directe de la masse)
One of the unsolved theoretical questions in physics is: why the universe is made of matter rather than consisting of equal parts of matter and antimatter
What is a unitarity triangle? The CKM matrix has a property known as unitarity due to the physical properties it represents. VV + VV + VV = 0 * * * ud ub cd cb td tb
Measurement by observing the remaining final state particles, the two can be distinguished. The time difference ( t) of the two mesons can be determined by the precise measurement of the decay points.
Introduction à la supersymétrie
Documentation: disponible et mis à jour en ligne pendant le cours http://marwww.in2p3.fr/~duperrin/m2-2010/cours.html etc.. Arnaud Duperrin Master 2 2009 16
Pourquoi ce cours est important pour vous? Panorama de la physique expérimentale des particules Qu est que c est? De quoi on parle? Préparer votre avenir a cours terme Thèse en théorie? Vous allez peut-être changer d avis en cours d année Y penser: la moitie des bourses iront en expérimentale Thèse au CPPM? (ou dans un labo de physique des particules) Ce cours est pour vous: stage de M2 aider a choisir votre thème de stage et le groupe de recherche la thèse: renforcer vos connaissances expérimentales, renforcer votre dossier de candidature * auprès des futures laboratoires/directeurs de thèse/ecole doctorale etc.. (i.e. «crédibilité») * bourse au CPPM: il il faut suivre l ensemble de la formation adapté (ce cours en fait partie) Ce cours peut-être assuré même avec un très petit effectif (contrairement à certains autres cours d option) Arnaud Duperrin Master 2 2009 17
L examen: quelle forme 2 parties Exercices à la maison (coéf 0.5) Une présentation sous forme de slides sur un thème choisi par vous dans une liste de 15 articles expérimentaux (coéf 0.5) Merci et à très bientôt! Arnaud Duperrin Master 2 2009 18