Deine Aufgaben!

Deine Aufgabe ist es nun, Messungen der Masse des Z-Bosons und anderer Teilchen durchzuführen sowie nach dem Higgs-Boson zu suchen. Aus Deinen Messwerten werden Histogramme erstellt, die am Ende mit den Ergebnissen der anderen Gruppen zusammengefasst werden. Wenn Du nicht weißt, was ein Histogramm ist, klicke hier. Wir nutzen die Funktion von HYPATIA, invariante Massen zu berechnen. Um zu sehen, wie Du diese benutzen musst, folge diesem Link.

Deine Ereignisbilder (Event Displays) beinhalten Kandidaten für verschiedene Ereignisse, in denen:

  • ein Z-Boson (und andere Teilchen) in ein Elektron-Positron-Paar oder Myon-Antimyon-Paar
  • ein Higgs-Boson in zwei Photonen und
  • ein Higgs-Boson in vier Leptonen zerfallen sein kann.

Aber auch davon vollkommen verschiedene Ereignisse – so genannter Untergrund - wie Jets, welche von den Quarks oder Gluonen erzeugt wurden und Ereignissen mit W-Bosonen. (Solltest Du nicht mehr wissen, wie diese Ereignisse aussehen, gehe zurück zur Ereignisidentifikation). Wende Dein Wissen über die Teilchenidentifikation und die Invariante-Massen-Funktion von HYPATIA an, um zu untersuchen, ob ein Z-Boson in einem Ereignis erzeugt wurde oder nicht.

Anleitung zur Analyse

  1. Versuche mit dem Event Display Programm HYPATIA für jedes einzelne Ereignis Anzeichen für die Existenz von Teilchen wie:
    • einem Z-Boson – durch Suchen nach einem Elektron-Positron- oder Myon-Antimyon-Paar –,
    • einem Higgs-Boson – durch Suchen nach einem Photonpaar –,
    • einem Higgs-Boson - aber durch Suchen nach zwei Leptonenpaaren (e+e-e+e-, e+e-μ+μ-, μ+μ-μ+μ-) -
    zu finden.
    Ist dies nicht der Fall, könnte es sich um ein Untergrundereignis handeln. Untersuche jedes Ereignis durch Klicken auf die Teilchenspuren und nutze die Informationen über die Teilchen für Deine Entscheidung. Trage Deine Beobachtungen in die Strichliste ein.
  2. Wenn Du glaubst, die Zerfallsprodukte eines der oben genannten Teilchen gefunden zu haben, wähle die zugehörigen Spuren oder Objekte aus und füge sie in die Invariante-Massen-Tabelle von HYPATIA ein:
    1. Wenn Du ein Elektron-Positron- oder Myon-Antimyon-Paar findest, ist dies ein Hinweis auf ein Ereignis, in dem ein Z-Boson oder ein leichteres J/Psi- oder Ypsilon-Teilchen entstanden waren.
    2. Wenn Du Glück hast zwei Leptonenpaare zu sehen, füge beide Paare in die Tabelle ein. Vielleicht hast Du ein Higgs-Kandidaten gefunden, wobei das Higgs-Boson hier in vier Leptonen zerfallen ist!
    3. Glaubst Du einen Kandidaten für ein Higgs-Boson, welches in ein Paar aus Photonen zerfallen ist, gesehen zu haben, wähle beide Photonen aus und füge sie der Invariante-Massen-Tabelle hinzu.
  3. Wenn Du glaubst, dass Dein Ereignis ein Untergrundereignis gewesen ist (weder ein Leptonpaar mit unterschiedlicher elektrischer Ladung noch ein Paar aus Photonen), trage keine invariante Masse ein.
  4. Nachdem Du alle Ereignisse analysiert hast, exportierst Du die Invariante-Massen-Tabelle aus HYPATIA. Klicke dazu auf File und dort auf Export Invariant Masses. Deine Datei heißt Invariant_Masses.txt und soll auf dem Desktop gespeichert werden.
  5. Gehe anschließend auf die Webseite, auf der die Messdaten für die Kombination übertragen werden und lade die soeben erstellte Datei der Invarianten-Massen-Tabelle hoch.