La collision animée

Bientôt. Cette page présente une nouveauté en préparation : la collision animée arrive avec TreeLevel 1.7, qui n'est pas encore sortie. La version actuelle, 1.6, se télécharge gratuitement et s'essaie 14 jours : installer TreeLevel →

Un événement de physique des particules ne se voit d'ordinaire qu'une fois fini : des traits figés dans un détecteur. TreeLevel le montre en train de se produire.

Une collision proton-proton à 13 TeV, gerbée et hadronisée par Pythia 8, dans le détecteur de TreeLevel. Vidéo exportée telle quelle depuis l'app.

Pourquoi

Ce qui se passe dans une collision couvre vingt ordres de grandeur : le femtomètre où les partons se heurtent, le micron où un méson B se désintègre, les mètres que traverse un muon. Les représentations habituelles écrasent tout cela dans une seule image. En voyant l'événement se dérouler, on comprend pourquoi un pion va loin et un ρ nulle part, pourquoi un électron s'arrête dans le calorimètre électromagnétique et un neutron plus loin, et ce que le détecteur reconstruit au juste.

Comment

Chaque particule part de son vrai point de production, à l'instant où elle naît, et vole à la vitesse $v = p/E$ que lui donne le générateur ; les traces chargées s'enroulent dans le champ magnétique, les particules instables se désintègrent là où leur durée de vie les mène. Les hadrons s'arrêtent dans les calorimètres selon leur longueur d'interaction, les électrons et les photons au maximum de leur gerbe. L'horloge est logarithmique autour de la collision, puis linéaire à l'échelle du détecteur : les faisceaux arrivent sans freiner, et les trajectoires ont le temps de se former.

Ce que vous en faites

En 3D et dans les coupes x–y et z–ρ, sur n'importe quel événement de l'échantillon : ceux que TreeLevel tire lui-même, ceux de Pythia 8 ou Herwig 7, ou un fichier HepMC3 venu d'ailleurs.
Trois cadrages : le détecteur entier, fixe ; la zone d'interaction pour la collision, puis le détecteur ; ou un zoom qui suit le front de l'événement, du femtomètre au mètre.
Un clic sur une trajectoire dit de quelle particule il s'agit : son énergie, sa durée de vie et $c\tau$ , sa composition en quarks.
Un code de couleurs lisible, avec sa légende : hadrons selon leur saveur, épaisseur du trait selon la famille, faisceaux en bleu.
Exporter la vidéo : l'animation en MP4, avec le cadrage que vous avez choisi — pour un cours, une présentation, un exercice.

La collision animée arrive avec TreeLevel 1.7, sur Mac et iPad. Dans l'espace Détecteur : Animer la collision sur la vue 3D, Animer dans les coupes. Le détecteur dans le guide →