Program wyświetlający przypadki MINERVA

Sygnały elektroniczne rejestrowane przez detektor po zderzeniu cząstek mogą zostać przekształcone w obraz przypadku. Do tego celu użyjemy programu MINERVA. Zanim skorzystamy z niego, warto zapoznać się z jego możliwościami i funkcjami, które będą istotne dla naszej analizy.



Najpierw trzeba uruchomić program (uczestnicy warsztatów International Masterclass uruchomią program z płyty DVD; w innych wypadkach konieczne jest pobranie programu stąd, rozpakowanie go i dopiero uruchomienie).

Po uruchomieniu program powinien wyglądać podobnie jak na pierwszym z poniższych obrazków. Korzystając z tego i z pozostałych obrazków w galerii, można zapoznać się z funkcjami programu MINERVA. Wypróbujmy też pokazane ustawienia w działającym programie.



  • Ten obrazek przedstawia początkowy wygląd programu MINERVA z dwoma oknami: ATLANTIS CANVAS (w czerwonej ramce), w którym wyświetlany jest przypadek w detektorze, oraz ATLANTIS GUI (w zielonej ramce), które służy do zmiany ustawień oraz zawiera dodatkowe informacje o przypadku.
  • Ten obrazek pokazuje okno CANVAS z wizualizacją przypadku. Jest to raczej dwuwymiarowy rzut detektora niż obraz trójwymiarowy. W lewej górnej części (w czerwonej ramce) przedstawiony jest przekrój detektora widziany z kierunku wiązki, a poniżej (w niebieskiej ramce) przekrój widziany z boku. Obrazek w prawej górnej części (w żółtej ramce), tzw. wykres lego, używany jest do oszacowania energii poszczególnych cząstek, która jest przedstawiona na rozwiniętej powierzchni detektora. Wysokość słupków wskazuje na ilość energii pozostawionej w danym miejscu. Każdy przypadek ma tytuł wyświetlany u góry okna (w zielonej ramce).
  • Poszczególne warstwy detektora są oznaczone różnymi kolorami, jednak tymi samymi w widoku od strony wiązki i z boku. Detektor wewnętrzny jest szary, kalorymetr elektromagnetyczny zielony, kalorymetr hadronowy czerwony, a komory mionowe są niebieskie.
  • Ślady cząstek naładowanych wyświetlane są jako kolorowe linie. Zostały one odtworzone na podstawie pomiarów. Kolory zależą od wartości pędu poprzecznego - składowej pędu prostopadłej do kierunku wiązki. Znaczenie koloru będzie objaśnione w legendzie. W tym powiększonym fragmencie detektora widoczny jest ślad czerwony (cząstki o dużym pędzie poprzecznym) i niebieski (cząstki o małym pędzie poprzecznym).
  • Dopasowanie energii zarejestrowanej w kalorymetrze do śladów znalezionych w detektorze wewnętrznym nie zawsze jest łatwe. W tym przypadku nie ma ciągłego przejścia między tymi detektorami, konieczne jest ekstrapolowanie śladu do energii (zaznaczanych na żółto) rejestrowanych w kalorymetrach elektromagnetycznym lub hadronowym.
  • Poza neutrinami, miony są jedynymi cząstkami, które są w stanie dotrzeć od punktu zderzenia do najbardziej zewnętrznych części detektora. Są one rejestrowane w komorach mionowych (zaznaczonych na niebiesko). Kiedy mion trafia w komorę, informacja o jego przejściu pojawia się jako pomarańczowy ślad. Jeśli mion przelatuje przez kilka komór, możemy odtworzyć jego drogę, łącząc pomarańczowe ślady.
  • Wykorzystując okno GUI poznamy wiele możliwości programu MINERVA. Służy ono m.in. do ładowania plików (przez: File - Read Event Locally; w zielonej ramce). Każdy zestaw do odczytu zawiera wiele spakowanych plików z pojedynczymi przypadkami. Za pomocą strzałek w górnym prawym menu (zaznaczonych brązową elipsą) można przechodzić pomiędzy kolejnymi przypadkami. Pasek narzędzi (w czerwonej ramce) pozwala zmieniać wygląd przypadku (np. przybliżać lub oddalać). Informacje o cząstkach są umieszczane w okienku u dołu (w niebieskiej ramce). W razie potrzeby można wyświetlać tylko wybrane rodzaje cząstek definiując tzw. cięcia w zakładce Cuts (zaznaczonej na żółto).
  • W tym przypadku widać wiele śladów, ale nie wszystkie z nich są interesujące. My chcemy wybrać cząstki z dużym pędem poprzecznym. Jak tego dokonać zobaczymy na kolejnym obrazku.
  • W oknie GUI można użyć zakładki Cuts, by wybrać wyłączanie cząstki z pędem poprzecznym (oznaczonym Pt) przekraczającym określoną wartość. Wystarczy podać tę liczbę w polu zaznaczonym żółtą ramką (wypróbuj wartość 10 GeV) i zatwierdzić klawiszem Enter. Upewnij się, że kwadracik po lewej stronie jest zaznaczony. Na kolejnym obrazku można zobaczyć rezultat takiego ustawienia.
  • Teraz przypadek wygląda dużo jaśniej. Do uzyskania informacji o widocznych cząstkach musimy wybrać w pasku narzędzi przycisk oznaczony palcem wskazującym (w czerwonej ramce). Teraz po kliknięciu na ślad cząstki nie tylko zmieni się jego kolor, ale zostanie wyświetlona dokładna informacja o cząstce w ramce informacyjnej. Zostanie to pokazane na następnym obrazku.
  • Informacja o wybranej cząstce wyświetlana jest w obszarze zaznaczonym pomarańczową ramką.
    MINERVA daje wiele innych możliwości. Można np. mierzyć kąty. Więcej na następnym obrazku …
  • Program pozwala mierzyć kąt między dwoma cząstkami w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku wiązki (czyli płaszczyźnie poprzecznej). By tego dokonać należy przycisnąć klawisz "P" przed wybraniem dwu śladów. Wartości kąta (w stopniach i radianach) są wyświetlane w oknie informacyjnym (w pomarańczowej ramce).
  • Program MINERVA pozwala także oglądać wierzchołki, w których trzy lub więcej śladów wychodzi z bardzo małego obszaru. Najprawdopodobniej w tych miejscach nastąpiło zderzenie proton-proton. Obraz wierzchołka pozwala stwierdzić, czy badane ślady pochodzą z tego samego zderzenia proton-proton.


Zobaczmy teraz jak można identyfikować cząstki za pomocą programu MINERVA.