Z-yoluna

• Z bozonu ile tanışma
• Higgs bozonu ile tanışma
• Parçacıkları tanımak
• Olayları Tanıma
  • Protonlar Çarpıştığında
  • Z olayları
  • Higgs etkileşimleri
  • Arkaplan Olayları
  • Görselleştirme
  • Alıştırması
• Araştır ve kütle ile keşfet
• İşe başlayın!

Bilgi Merkezi

• Standart Model
• Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda Araştırmalar
• Z bozonu hakkında detaylar
• Enerji Birimleri
• Momentum
• Vektörler
• Histogram
• Radyoaktivite
• Feynman Şemaları

HYPATIA ile Olayları Görselleştirmek

Önceden konuştuğumuz olayların olay görüntüleyicisi HYPATIA ile nasıl görüntülendiğini öğrenme zamanı geldi. Yeni edindiğiniz bilgileri, olayları tanımlamak ve temel parçacıkları tespit etmek amacıyla kullanacaksınız. Z bozonu sinyalini içeren olayları seçmeyi ve bunları arkaplan olaylarından ayırt etmeyi öğreneceksiniz.

Çift-lepton ve 4-leptonlu olaylar (elektronlar ve müonlar), genellikle, tespit edilmesi kolay olaylardır. Çift-foton olayları, özellikle izler elektromanyetik kalorimetrede (ECAL) bırakılmış enerji kümesini işaret ettiğinde bazen kafa karıştırıcı olur.

Resim galerisi size bu görevde yol gösterecek.

sinyal süreçleri

• 
• Aşağıdaki iki görüntüde de izleyici dedektöründe ve ilk kalorimetre kabuğunda (dedektörün yeşil kısmı) birkaç adet iz ve aktivite (sarı alanlar) görmekteyiz.Bunlar elektrona ait oldukça net işaretlerdir.
• Yukarıdaki ilk resimde yandan görünüşte birçok görülebilir iz var. Sadece yüksek enine momentumlu parçacıkları göstermek için, "kesim" dediğimiz işlemi yapmamız gerekmektedir. Böylece belirli bir minimum enine momentum değerine sahip parçacıkları seçebiliriz. Öncelikle minimum değer belirlenmelidir. Dik momentum için 25 GeV oldukça uygun bir minimum değerdir. Bu seçenekle sadece 25 GeV'den büyük dik momentuma sahip parçacıklar gözükecektir. Uygulanan bu kesim ikinci resimde görülebilir.
• Eğer son görüntüye biraz yakınlaşırsak bir elektron-pozitron (yük farkını unutmayın) görürüz. Kayıp enine momentum oldukça düşüktür, böylece nötrino oluşmamıştır. Bu tipik bir Z→e^- + e⁺ olayıdır.

• 
• Son görünümde tıpkı yan görüntü de olduğu gibi birkaç adet parçacık izi görülebilir. Bu ATLAS dedektörü tarafından gözlenen tipik bir olaydır. Burada çok ufak bir kayıp dik momentum olduğuna dikkat ediniz. Bu da demek oluyor ki hiç nötrino oluşmamıştır. Yan görüntüde açık bir şekilde iki adet müon gözükmektedir.
• Protonun yönünde büyütülmüş olan bu görüntüden de açıkça iki adet müon olduğunu görebilirsiniz. Her iki parçacık da, oluşmasından hemen sonra bozunan tek bir parçacıktan oluşmuş olabilir.
• Yakınlaştırılmış olan bu resimde ise açıkça iki adet müon izi görülmektedir. Eğer iki müonun yüklerine bakarsanız bir tanesininn pozitif ve diğerinin de negatif yüke sahip olduğunu görebilirsiniz. Bu demek oluyor ki bir müon-karşıt müon çifti gördük. Bu Z bozonunun oluştuğunun açık bir işaretidir.

• 
• Elektromanyetik kalorimetrede(dedektör çiziminin yeşil kısmı), iki görünümde de izleyici dedektörde birçok izin yanısıra öbekler de görüyoruz(sarı renkte).Lego grafiğindeki iki kule, kalorimetredeki iki önemli öbeğe karşılık geliyor. Sıradaki resmin de doğrulayacağı gibi bu öbeklere doğru giden hiçbir parçacık izi yok. Dolayısıyla bu öbekler elektronlar değil fotonlar tarafından bırakılmıştır.
• Enlemesine momentumun asgari değerini "kontrol(control)" penceresinden 1 GeV den 5 GeV'ye ("enlemesine momentum kesintisi'') değiştirince tüm izler kayboluyor. Parçacık izi momentumu (track momentum) penceresinde, "(Track)'' görünümünü "Fizik Olayları(Physics Objects)'' görünümüne değiştiriyoruz. Bu durumda kalorimetredeki fizik nesnelerine işaret eden iz olmadığına göre bu nesneler aslında fotondur. "Fizik Olayları(Physics Objects)'' görünümünü seçerken, eğer olay görüntüleme varsa kalorimetre öbeklerine yönelik ilave işaretler içerir. Sonuçta oluşan yukarıdaki resim karşımızda bir γγ olayının olduğunu gösteriyor.
• Artık iki foton, parçacık izi momentumu penceresindeki "foton(photon)'' a tıklayarak değişmez kütle penceresine eklenebilir. Bu foton çifti 110.1 GeV değişmez kütlesine sahiptir.

• 
• Yukarıdaki olay lego grafiğindeki iki enerji kuleli, iki kalorimetre öbeğini (her görüntü için bir tane,sarı renkte) içerir.
• 5 GeV'lik bir enlemesine momentum (pT) kesintisinden sonra biri herhangi bir işaret izi olmayan, diğeri de çift işaret izli 2 kalorimetre öbeği görebilirsiniz (görmek için üzerine yakınlaştırınız). Kalorimetreye yönelen iki işaret izinin (45-46 numaralı) değişmez kütlesi 0.2 GeV'dir, ki bozuşan foton ile uyumludur. En az 2 görüntü noktası (piksel) şartı konulduğunda bu çift kaybolur (aşağıdaki fotoğraf).
• Kümelerden birine yönelen e+e- çifti, en az 2 görüntü noktası istendiğinde kaybolur (yukarıdaki fotoğraf). Diğer elektron çiftine ne olur? Bu elektron-pozitron çifti kalorimetrede neredeyse hiç enerji bırakmaz ve bütün izler aynı işaretlidir. Bunlar rastgele iz olarak düşünülür ve ihmal edilebilir. Bu durumda izlerin kaybolması için enlemesine momentumun 10 GeV'den büyük olması gerekir. Foton kalorimetre nesneleri toplamda M(γγ)=100.1GeV değişmez kütleye sahiptir.

• 
• Bu olay birçok ize sahiptir, bunlardan iki tanesi müon spektrometresinde işaret bıraktığından dolayı müondur. (her iki görünüşü kontrol ediniz). Ayrıca bu olay lego grafiğinde büyük enerji kuleleri olarak görünen, büyük ihtimalle kümelere yönelen izleri olan 2 enerjili küme içermektedir. Haydi ilerleyelim.
• Enlemesine momentumu (pT) 12 GeV'e kadar arttırırsak (kontrol penceresi), yalnızca 5 iz, müon-karşıt müon ve elektron-karşıt elektron kalır. Zıt yüklü elektronların izleri ve kalorimetredeki öbekleri açıkça eşleşme göstermektedir. Her bir çift (M(ee)=89.6 GeV and M(μμ)=91.1 geV) Z'den kaynaklanmaktadır. Bu 4 leptona giden bir ZZ olayıdır. Bu 4-lepton olayının değişmez kütlesi M(4ı)= 291 GeV'dir.

• 
• Bu olay, enlemesine momentumun 5GeV'den kesilmesi sonucu her biri kalorimetre öbeğine yönelen 4 iz bırakır. Her bir çift (M(ee)=89.9 GeV and M(ee)=87.6 GeV) Z'den kaynaklanmaktadır. Bu 4 elektronun değişmez kütlesi M(4l)=229.7 GeV dir.

arkaplan süreçleri

• 
• Bu olay sinyal olaylarından iki şekilde çıkar: 1. Ya parçacık demetlerini görebilirsiniz ve 2. Kayıp enine momentum değeri olduğuna göre nötrino(lar) oluşmuş olabilir.
• Büyütülmüş olan iki görüntüde de ve balık-gözü seçeneğiyle parçacık demetleri açıkça gösterilmektedir.
• Bu resim başka bir olayın büyültülmüş halini göstermektedir. Burada, birbirinden yaklaşık 60 santimetre uzaklıkta ayrı köşede olan iki tane çarpışma görüyorsunuz. Artık olay tanımlamanın ne kadar karmaşık olabileceğine dair bir fikriniz oluştu.

• 
• Bu olayda kayıp dik momentum değerinin 38 GeV olduğunu kaydediniz. Bu bize bir nötrinonun oluştuğunu söyler. Ayrıca her iki görüntüde de bir iz oluştuğunu görebiliyoruz.
• Son görüntüde bir müon (veya anti-müon) olduğunu görebilirsiniz. İzleyici dedektöründeki izi kırmızı kesikli çizgiye zıt yönde ilerlemektedir. Bu bir W bozonunun bir müon (görüntüde sola doğru giden) ve bir nötrino (sağa doğru giden) olduğunun güçlür bir kanıtıdır.

• 
• Son görüntü de yüksek enine momentuma sahip bir elektron ve bir nötrinoyu (kayıp dik momentum değeri 39 GeV olduğundan) zıt yönlere giderken görebilirsiniz. Ayrıca yan görüntüde elektronun iyi izole edilmiş olduğunu da görebilirsiniz.
• Lepton izinden alınan iz bize bunun gerçekten de bir elektron (negatif işareti olduğundan bir pozitron değildir) söyler.