La reconstruction des vertex secondaires

Nous appellerons vertex secondaire le point d'embranchement produit par la décroissance d'une particule comme schématisé par la figure 5.1 (pour les notations, se référer page ).

Figure 5.1: Schéma de la désintégration d'une particule en deux particules ``filles''.

Nous nommerons également particule mère la particule qui s'est désintégrée et particules filles ou enfants, les produits de cette décroissance.

La recherche de ce type de vertex offre pour principal intérêt d'accéder à une information sur les particules à faible durée de vie. Avant leur désintégration, ces particules parcourent, dans la région de trajectographie, une distance qui n'est pas suffisante pour tenter de reconstruire leur trajectoire. Certaines de ces particules peuvent également être neutres. Cependant, si les produits de décroissance sont parfaitement mesurés par STAR, il est possible de déduire les caractéristiques cinématiques et physiques des particules qui se sont désintégrées au point du vertex secondaire.

Toutes les particules à courte durée de vie ne sont cependant pas accessibles à ce type de recherche pour différentes raisons:

Une distance de vol trop faible:

Les particules qui décroissent trop près (au-dessous de quelques millimètres) du vertex primaire ne seront pas reconstruites par cette technique. En effet, si l'on autorise la recherche des vertex secondaires trop proches du point de collision, tous les pseudo-vertex secondaires constitués de paires de particules réellement primaires seront alors candidats. Pour notre étude, et en vue de la caractérisation des vertex reconstruits, nous définirons une zone d'exclusion autour du point de collision afin de rejeter la majorité des vertex secondaires virtuels. Cette coupure implique alors l'impossibilité de reconstruire des points d'embranchement trop près de l'endroit de la collision, ce qui exclut de la recherche des particules de très courte durée de vie (typiquement, les particules qui ont une distance de vol inférieure à quelques millimètres ne pourront pas être reconstruites).

Des modes de décroissance défavorables:

Dans le cadre de notre étude, pour reconstruire un vertex secondaire, il est nécessaire de reconstruire parfaitement l'ensemble de particules enfants produites lors de la désintégration. Ceci exclut donc tous les modes de décroissance qui feraient apparaître des particules neutres parmi les produits de désintégration.

Les modes de décroissance à plus de deux corps ne seront pas recherchés non plus par la technique de reconstruction des points d'embranchement telle qu'elle est actuellement implémentée dans STAR.

Une détection partielle des produits de décroissance:

L'acceptance géométrique des détecteurs de trajectographie de la région centrale de STAR n'est, par définition, que partielle. Une partie ou la totalité des produits de décroissance peut donc échapper à la détection. Dans cette situation, la reconstruction du vertex correspondant sera irréalisable.

Cette technique de reconstruction des vertex secondaires ne nécessite pas la détection de la particule ``mère'', et permet donc la recherche des particules neutres à faible durée de vie. Ce dernier point est particulièrement important puisque la majorité des particules qui répondent favorablement aux critères de recherche précédents a un nombre de charge $\pm 1$ ou 0. Pour respecter le principe de conservation de la charge électrique, les particules chargées qui se désintègrent en deux corps engendrent généralement une particule neutre qui ne sera pas détectée. Les particules neutres sont alors de bons candidats à notre étude puisqu'elles peuvent posséder un canal de désintégration en une paire de particules de charge opposée.

Dans le cadre du programme scientifique de STAR, un point important concerne l'étude des particules dites étranges (composées d'au moins un quark étrange s), puisque l'augmentation du taux de production de l'étrangeté pourrait signer le passage du système par une phase de plasma de quarks et de gluons. Nous focaliserons alors notre analyse sur la possibilité de mesurer ces particules à courte durée de vie en reconstruisant les vertex secondaires associés.