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C'est au LEP, Large Electron Positron Collider, du CERN
avec les expériences
ALEPH, DELPHI, L3 et OPAL, que la largeur totale de désintégration
du Z0,
, a été mesurée.
Cette largeur dépend directement du nombre de canaux de désintégrations possibles.
En observant les produits du Z0 à différentes énergies,
et en connaissant la contribution de l'ensemble des canaux de désintégrations, il est possible de déterminer
le nombre de familles de neutrinos.
Trois canaux de désintégrations sont prévus :
un canal de désintégration de type leptonique
(
e+e- , par exemple), un canal de désintégration hadronique
(
e+e- hadrons) et une contribution dite « invisible » (de largeur de désintégration
), obtenue
après soustraction
de tous les canaux identifiables et interprétée comme la contribution en neutrinos.
On définit alors :
= 3 + + ,
le facteur 3 correspondant à l'ensemble des familles de leptons chargés.
Le Z0 produisant « démocratiquement » les N familles de neutrinos,
la contribution invisible s'écrit :
= N.
Théoriquement chaque génération de neutrinos contribue pour environ 166 MeV à
la largeur totale du Z0 [Peccei 1999]. Ainsi, en comparant la largeur invisible et la
largeur correspondant à un seul
type de neutrino, on en déduit le nombre de familles de neutrinos.
Les quatre expériences LEP ont mesuré [Lep 2000] :
|
= |
(2, 4939±0, 0024) GeV |
|
|
= |
(83, 90±0, 1) MeV |
|
|
= |
(1, 7423±0, 0023) GeV |
|
La largeur pour le canal invisible est alors
= (499, 9±3, 4) MeV.
Le nombre de familles de neutrinos obtenu,
N = 2, 992±0, 020, est compatible avec trois (figure 1.2).
Figure 1.2:
Section efficace d'annihilation e+e- en fonction de l'énergie dans le centre de masse pour les expériences
ALEPH, DELPHI, L3 et OPAL.
Les ajustements des données avec deux, trois et quatre familles de neutrinos sont présentés.
C'est pour trois familles de neutrinos que l'ajustement est le meilleur et ce pour l'ensemble des
quatre expériences [PDG-LBL 2002].
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dadoun
2004-03-11