Zusammensetzung des Protons
Im LHC werden Protonen zur Kollision gebracht. Bei genügend hohen Kollisionsenergien reagieren nicht die Protonen als Ganzes, sondern ihre Bestandteile miteinander. Dies gibt Dir die Möglichkeit, über die Zerfallsprodukte der Kollisionen auf die innere Zusammensetzung der Protonen rückzuschließen. Bei der Messaufgabe sollst Du alle Ereignisse finden und zählen, in denen bei der Kollision ein W-Teilchen entstanden ist. Die W-Teilchen zerfallen noch im Proton in ein Lepton (Elektron, Positron, Myon oder Antimyon) und das zugehörige Neutrino. Diese Ereignisse nennen wir Signalereignisse. Außerdem wirst Du viele Untergrund-Prozesse beobachten.
Nachdem Du mit der Messung fertig bist, kannst Du Deine Ergebnisse auswerten. Wie Du das machst ist hier beschrieben.

Aufgabe 1

Entdecke die Zusammensetzung des Protons!

In Deinem Datenpaket suchst Du Dir aus den 50 Ereignissen alle Signalereignisse heraus, also Ereignisse, in denen ein W-Teilchen erzeugt wurde. Für diese ermittelst Du die elektrische Ladung des W-Teilchens. Anschließend bestimmst Du das Verhältnis der Anzahl elektrisch positiv geladener W-Teilchen zur Anzahl elektrisch negativ geladener W-Teilchen. Dieses bezeichnen wir mit R±.


Einen besseren Überblick zu allen in Frage kommenden Signal- und Untergrundereignissen erhältst Du mit der folgenden Übersicht:



Um ein Ereignis als Signalereignis zu identifizieren, sollten folgende Auswahlregeln beachtet werden. Es handelt sich um ein Signalereignis, wenn



  • im Ereignis ein fehlender transversaler Impuls (MET) von mindestens 20 GeV vorliegt und
  • sich im Ereignis genau ein Lepton (entweder ein Elektron oder ein Positron oder ein Myon oder ein Antimyon) befindet, welches einen Isolationswert weniger als 0.2 aufweist und einen transversalen Impuls (PT) von mehr als 20 GeV besitzt.


Nur wenn alle diese Auswahlregeln für ein Ereignis zutreffen handelt es sich um ein Ereignis, in dem ein W-Teilchen erzeugt wurde.