El recorregut per la Física de Partícules

Ara, en aquest exercici, aprendràs un dels tipus d'esdeveniment més senzills que pot tenir lloc en la col·lisió d'un electró i un positró.
Si un electró i un positró es troben es pot crear una partícula anomenada Z⁰. Es tracta d'una partícula d'intercanvi de la força feble, de la que aprendràs més coses després.
La partícula Z⁰ es desintegra donant lloc a altres partícules: es formen parells partícula + antipartícula.

Per això en aquest tipus d'esdeveniment se l'anomena desintegració Z⁰.

Hi ha tres tipus possibles de desintegració Z⁰:

• La desintegració en un electró i un positró ( e^- e⁺)
• La desintegració en un muó i un antimuó ( m^- m⁺)
• La desintegració en un quark i un antiquark ( q )

Les antipartícules són partícules amb les mateixes propietats que les partícules corresponents. Entre d'altres propietats, tenen la mateixa massa, però la seva càrrega elèctrica és just la contrària. Això és necessari, ja que perquè la reacció sigui vàlida, cal que la càrrega es mantingui igual abans i després de la reacció. La suma de la càrrega elèctrica de l'electró i del positró és 0, igual que la de qualsevol partícula i de la seva antipartícula. Així es compleix la conservació de l'energia.

Ara un exemple per cadascun dels esdeveniments, de manera que puguis veure quin aspecte tenen les traces de les desintegracions en el detector.

Traces d'una desitegració a través d'un parell electró-positró:

Aquí es poden reconèixer les traces de les partícules en la primera secció, i es pot veure també que són lleugerament curvades. A més a més, per cada traça hi ha una senyal en la secció corresponent al calorímetre electromagnètic.

Ens trobem davant d'un cas similar a l'estudiat sobre la traça que deixa un electró: això són, doncs, indicis inequívocs d'un parell electró-positró.

Que es tracta d'un parell electró-positró també es pot veure pel fet que les dues traces són oposades.

Traces de la desintegració a través d'un muó i un antimuó:

Si una partícula Z⁰ es desintegra donant lloc a un muó i un antimuó, aquests surten disparats en sentits oposats, com en el cas del parell electró-positró, travessant tot el detector sense tornar a desintegrar-se.

Van deixant una traça al llarg de tot al detector, fins a la cambra de muons.
Allí s'identifiquen amb una creu groga i una fletxa vermella.

Aquest símbol serveix tant pel muó com per l'antimuó.

Traces de la desintegració a través d'un quark i un antiquark :

Si a partir del xoc d'un electró i d'un positró es creen un quark i un anti-quark, aquests surten disparats en sentits oposats.
Però es desintegren enseguida, donant lloc a una àmplia sèrie de partícules diferents, les quals continuen endavant, en la mateixa direcció que el quark.

En la imatge del detector, les partícules creades a partir del quark apareixen com una cascada de partícules (anomenada "jet" en llenguatge tècnic).

La major part de les partícules de la cascada són hadrons, és a dir, partícules que deixen senyal tant en el calorímetre electromagnètic com en l'hadrònic.

Per tant, si en la imatge del detector s'observen dos cascades de partícules que es mouen en sentits oposats i que deixen senyal tan en el calorímetre electromagnètic com en l'hadrònic, llavors es pot concloure que es tracta d'una desintegració de la partícula Z⁰ a través d'una quark i un antiquark.

Després de veure quin és l'aspecte de les traces dels diferents esdeveniments pots classificar tu mateix els esdeveniments del següent exercici:

• Primer esdeveniment
• Segon esdeveniment
• Tercer esdeveniment
• Quart esdeveniment
• Cinquè esdeveniment
• Sisè esdeveniment

Després de resoldre correctament els segon exercici, continua amb el Recorregut de les partícules.