La double désintégration des Ξ

4.1.6.1 Vertex de désintégration de typecascade

Cette méthode de reconstruction, dont le nom est également donné aux particules se désintégrant de cette façon, est une extension de la méthode V0. Nous avons répertorié dans la table 4.2, les particules qui suivent ce mode de désintégration : les Ξ, baryons doublement étranges sur lesquels porte notre travail de thèse et lesΩ, baryons triplement étranges. Ces particules ont la particularité de subir une première désintégration donnant lieu, dans le cas desΞà la naissance d’unπ et d’unΛ. CeΛ, qui n’est autre qu’un V0, va se désintégrer à son tour en deux particules filles π et p, après avoir parcouru une cer-taine distance pendant sa durée de vie (cette distance théorique de 7.89 cm est variable lors de la mesure). La reconstruction des cascades est donc réalisée en deux étapes. La

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première consiste à reconstruire le vertex du Λ V0 par la méthode précédemment intro-duite en combinant toutes les traces de pions et de protons possibles. La différence avec le cas précédent est que le Λ V0 ainsi reconstruit n’est pas une particule primaire mais secondaire. Cela signifie que cette particule a une DCA par rapport au vertex primaire qui peut être beaucoup plus grande qu’unΛ primaire. Appliquer une coupure moins serrée sur cette distance que dans le cas de la recherche d’un Λ primaire permet de distinguer ces deux types de Λ. C’est ce qui a été fait lors de la reconstruction des Ξ. La deuxième étape de la reconstruction consiste cette fois à associer unΛV0 reconstruit à une trace de pion en les extrapolant vers le centre de STAR pour trouver leur point de DCA. À nouveau, une coupure sur cette DCA va pouvoir être appliquée (coupure supérieure) pour ne garder que les traces suffisamment proches pour potentiellement provenir de la désintégration d’un Ξ. Pour que le bruit de fond combinatoire ne soit pas trop important, des coupures géométriques supplémentaires doivent être appliquées aux candidats cascades.

Particule Masse Canal de Rapport cτ

(quarks) (GeV) désintégration d’embranchement (%) (cm)

Ξ⁻(ssd) 1.321 Ξ⁻→π⁻+ Λ 99.9 4.92

Λ→π⁻+p 63.6

Ξ⁺(¯s¯s¯d) 1.321 Ξ⁺→π⁺+ ¯Λ 99.9 4.92

Λ¯ →π⁺+ ¯p 63.6

Ω⁻(sss) 1.675 Ω⁻→K⁻+ Λ 67.9 2.62

Λ→π⁻+p 63.6

Ω⁺(¯s¯s¯s) 1.675 Ω⁺→K⁺+ ¯Λ 67.9 2.62

Λ¯ →π⁺+ ¯p 63.6

Table 4.2 –Propriétés des particules ayant un vertex de désintégration de typeCascade.

4.1.6.2 Premier jeu de coupures appliquées lors de la reconstruction

Bien que les coupures géométriques les plus serrées soient appliquées lors de notre analyse, un certain nombre de coupures sont imposées en amont pour minimiser le bruit et surtout réduire le volume des données pour ne garder que de l’information relative aux cascades par exemple. Sur la figure 4.4, nous avons représenté la désintégration d’un Ξ⁻ qui, avec sa courte durée de vie n’a en général pas le temps d’atteindre la TPC avant de se désintégrer. Seuls des morceaux de traces de ses particules filles sont reconstruits dans la TPC, il est donc nécessaire d’extrapoler le trajet desΛreconstruits ainsi que celui des pions secondaires pour remonter auΞ. Un grand nombre des coupures géométriques appliquées pour la reconstruction sont représentées sur cette même figure.

Que représentent ces coupures et pourquoi les avoir choisies ?

- Lors de la reconstruction, il est demandé que les traces des particules filles aient un nombre minimum de points pour assurer une bonne qualité de traces et minimiser leur division en segments. En ce qui concernent les traces des particules filles du Λ V0, il est demandé à ce que ces dernières contiennent au moins 10 points de mesure dans la TPC.

C’est ce qui est appelé par STAR :nthPosetnthNeg. Cinq points seulement sont réclamés

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Λ Bachelor

π− π−

p

V0

Ξ−

Vertex Primaire

dcaV0Daughters

decayLengthV0 dcaXiDaughters

dcaNegToPrimVtx

dcaPosToPrimVtx dcaV0ToPrimVtx

decayLengthXi

Secondaire Vertex

Vertex Secondaire

Secteur de la TPC

Figure 4.4 –Désintégration d’unΞdans STAR suivant les canauxΞ→π+ ΛpuisΛ→π+p. Les traits clairs représentent les secteurs de la TPC, le cercle plein, le vertex primaire de la réaction.

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pour le produit chargé issu de la désintégration du Ξ(nthBachelor). Cette particule est appeléBachelor. Il s’agit d’un pion dans le cas desΞet d’un kaon dans le cas desΩ.

- decayLengthXi et decayLengthV0 représentent les longueurs de désintégration desΞet ΛV0. En imposant une valeur minimale dans le cas desΞ, un grand nombre des traces primaires proches du vertex primaire est rejeté, réduisant ainsi considérablement le bruit de fond combinatoire. Une coupure inférieure sur la distance séparant le vertex primaire et le point de désintégration du V0 permet également de réduire le bruit de fond combinatoire mais nous ne l’avons pas utilisée.

- Comme nous en avons brièvement parlé au paragraphe 4.1.5.2, des coupures supé-rieures sont appliquées sur les DCA des particules filles desΞ(dcaXiDaughters) etΛV0 (dcaV0Daughters) pour écarter toutes les traces ne semblant pas provenir d’un même vertex secondaire de désintégration.

- Que ce soit le V0 ou leBachelor, ces particules ne sont pas primaires, par conséquent, une coupure inférieure sur leur DCA au Vertex Primaire (dcaV0ToPrimVertexet dcaBa-chelorToPrimVertex) peut être appliquée pour s’assurer qu’elles n’en proviennent pas.

Il en est de même pour les traces des particules filles du V0 (dcaBaryonToPrimVertex et dcaMesonToPrimVertex). À l’opposée, lesΞ recherchés sont primaires. Une coupure supérieure sur leur distance au vertex primaire est imposée (dcaXiToPrimVertex).

- La quantitémassV0représente la masse reconstruite du V0. Leur reconstruction in-clut beaucoup de “faux”Λdont beaucoup sont éliminés en coupant sur la masse invariante reconstruite.

4.1.6.3 Stockage de l’information sur les Ξ

Suite à la reconstruction des événements dans STAR toute l’information pré-filtrée sur les traces et vertex est stockée sous forme d’arbres et de branches dans des tables de don-néesDSTs(Data Summary Table). À ce stade, ces fichiers de données sont énormes (150 événements utilisent environ 500 Mo). On ne peut en aucun cas les utiliser tels quels pour poursuivre l’analyse. Pour cette raison, des fichiers, encore plus filtrés sont créés en ne gardant, par exemple, que l’information relative aux cascades. Suite à l’application des coupures précédemment introduites, l’information est cette fois stockée sous forme de microDSTs (µDSTs) de taille plus raisonnable (150 événements n’utilisent plus que 2.5MBytes environ). Ce sont ces fichiers que nous avons utilisés pour notre analyse en Au+Au et d+Au à√s_NN = 200 GeV. En Au+Au à 62.4 GeV, nous avons produit nos propres µDSTs.