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 von 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 oder Positron bzw. Myon oder Antimyon) und das zugehörige Neutrino. Diese Ereignisse nennen wir Signalereignisse. Daneben wirst Du viele Untergrund-Prozesse beobachten.

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 sich

  • im Ereignis ein fehlender transversaler Impuls (MET) von mindestens 25 GeV vorliegt und
  • im Ereignis GENAU EIN LEPTON (entweder ein Elektron oder ein Positron oder ein Myon oder ein Antimyon) befindet, welches isoliert von Jets ist und einen transversalem 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.