c - Les principaux autres types de particules étranges qui peuvent être étudiés

Les autres types de particules étranges qui seront étudiés par la collaboration STAR ne correspondent pas aux critères que nous avons établis précédemment, principalement pour trois raisons:

Certaines particules étranges nécessitent la reconstruction préalable d'un enfant lui-même instable. C'est notamment le cas des $\Xi^{-}$ qui se désintègrent suivant la réaction:

$$\Xi^{-} \longrightarrow \Lambda \ \pi^{-} \ avec \ une \ probabilit\acute{e} \ proche \ de \ 100\%$$

La mesure de ces particules se décompose en deux étapes. La première consiste à reconstruire les $\Lambda$ avec la technique que nous détaillerons par la suite. La seconde phase de recherche opère une sélection sur les $\Lambda$ reconstruits de façon à conserver uniquement ceux qui semblent ne pas provenir du vertex principal. Ces $\Lambda$ sont ensuite associés avec des pions chargés négativement suivant une méthode très proche de celle que nous emploierons. Cette technique peut également être utilisée pour la reformation des baryons $\Omega^{-}$ , lesquels décroissent majoritairement en une paire ($\Lambda,K^{-}$).

D'autres particules comme le méson étrange $\phi$ décroissent dans la zone d'émergence des particules primaires (c$\tau(\phi)$ $\simeq$ 50 fm). Comme nous l'avons indiqué, il n'est pas envisageable d'utiliser une technique d'identification de ces particules par la recherche de leur vertex de décroissance. L'étude de ces particules s'appuie généralement sur la reconstruction de la masse invariante des particules qui semblent issues du vertex primaire. Un pic centré sur la masse du $\phi$ émerge alors du bruit de fond.

Les particules étranges à ``long'' temps de vol, comme les kaons chargés sont étudiés au travers du canal:

$$K^{\pm} \longrightarrow \mu^{\pm} \ \nu_{\mu} \ avec \ une \ probabilit\acute{e} \ de \ 63.5\% \ et \ c\tau\ = \ 3.71\ m$$

L'étude de ces particules a un intérêt limité pour caractériser l'apport du détecteur de vertex. Deux techniques sont employées pour l'identification des kaons chargés: la première utilise l'énergie d'ionisation déposée par les kaons le long de leur trajet dans la TPC. La figure 5.3 montre l'énergie déposée dans la TPC en fonction de l'impulsion pour différents types de particules [28].

Figure 5.3: Perte d'énergie rapportée à la distance de parcours dans la TPC en fonction de l'impulsion pour différentes espèces de particules.

Cette méthode d'identification est efficace pour les kaons de basse impulsion ($p<0.7 GeV/c$ [28]), l'énergie d'ionisation par unité de distance ($\frac{dE}{dx}$) est alors bien séparée de celle des autres particules et notamment des pions. Pour les plus grandes impulsions, l'information sur le $\frac{dE}{dx}$ n'est plus utilisable pour distinguer ces kaons d'autres particules. Dans cette situation, une partie des kaons peut néanmoins être identifiée par leur mode de décroissance. Avec un $c\tau$ de quelques mètres, la probabilité de désintégration dans le volume de la TPC des mésons K par la voie ($\mu,\nu$) est importante. Bien que le neutrino issu de la décroissance ne soit pas détectable, il est possible de repérer ces désintégrations en recherchant les trajectoires qui changent brutalement de direction.