Recorrido-Z

• Introduciendo el bosón Z
• Introduciendo el bosón de Higgs
• Identificando partículas
• Identificando sucesos
  • Cuando los protones colisionan
  • Sucesos Z
  • Sucesos de Higgs
  • Sucesos de ruido
  • Visualización
  • ¡Practicar!
• Buscar y descubrir con masa
• ¡A trabajar!

Centro de conocimiento

• El Modelo Estándar
• Investigación en el LHC
• Más acerca del bosón Z
• Unidades de energía
• Momento
• Vectores
• Histograma
• RecorridoZ_radiactividad.htm
• Diagramas de Feynman

Visualizando sucesos con HYPATIA

Ya es el momento de ver los sucesos mencionados con el visualizador de sucesos HYPATIA. Utilizarás tus nuevos conocimientos adquiridos acerca de la caracterización de los sucesos e identificación de las partículas elementales. Aprenderás a seleccionar sucesos señal y a distinguirlos de los sucesos de ruido.

Sucesos di-leptones y 4-leptones (electrones y muones) son, `por lo general, fáciles de identificar. Sucesos di-fotones son a veces más complicados, especialmente cuando hay trazas que se dirigen al cluster de energía depositada en el calorímetro electromagnético (ECAL).

La galería de imágenes te guiará a través de esta tarea.

Procesos de señal

• 
• En ambas vistas se ven varias trazas en el detector de trazas así como alguna actividad (cuadrados amarillos) en la primera capa del calorímetro (parte verde del deibujo del detector). Son signos claros de electrones.
• Hay un montón de trazas visibles en la vista de lado de la primera imagen de arriba. A fin de mostrar solamente las partículas con alto momento transverso, podemos definir los llamados "cortes". Así todas las partículas con un valor mínimo del momento vertical se escogen para ser vistas. El valor mínimo debe ser especificado. Para fijar un valor mínimo del momento perpendicular, es adecuado el valor de 25 GeV. Este selecciona trazas de partículas con un momento perpendicular mayor de 25 GeV. Este corte aplicado puede verse en la segunda imagen de arriba
• Si ampliamos la vista desde atrás parece que tenemos un par electrón-positrón ( nota la diferencia de carga). El momento transversal perdido es muy pequeño, de modo que no se ha producido ningún neutrino. Este es un suceso típico Z→e^- + e⁺ event.

• 
• Tanto en la vista desde atrás como de lado, se ven pocas trazas de partículas. Esto es típico de este tipo de sucesos observados con el detector ATLAS. Nota que hay muy poco momento transverso perdido, lo que indica que no se ha producido ningún neutrino. En la vista de lado se ven claramente dos muones.
• En esta vista ampliada en la dirección del protón , se pueden ver claramente dos muones. Ambas partículas podrían proceder de una partícula que decae tras su creación.
• En esta imagen aumentada podemos ver, claramente, dos muones. Si miras sus cargas verás que una es positiva y otra negativa.Esto indica que hemos detectado un par muon-antimuon. Es un signo claro de que un bosón Z se ha producido

• 
• En ambas vistas vemos varias trazas en el detector de trazas así como agrupaciones (en amarillo) en el calorímetro electromagnético (parte verde del dibujo del detector). Las dos torres en el "lego plot" corresponden a las dos agrupaciones importantes del calorímetro. Como no hay trazas apuntando a dichas agrupaciones no son electrons sino fotones, como confirmará la siguiente imagen.
• Cambiando el valor mínimo del momento transverse (Ventana de control) de 1 GeV a 5 GeV ("corte en pT") desaparecen todas las trazas. En la ventana de momento de trazas, pasamos de vista "Traza" a vista "Objeto físico". En este caso los objetos físicos ( calorímetro) son de hecho fotones, pues no hay trazas apuntando a ellos. Cuando escogemos la vista de "objetos físicos", la vista del suceso muestra marcadores adicionales apuntando a las agrupaciones del calorímetro, si las hay. La imagen resultante arriba muestra que estamos en presencia de un suceso a dos fotones.
• Los dos fotones pueden introducirse ahora en la ventana de masas invariantes pinchando en "Photon" en la ventana de momentos de Traza. Este par de fotones tiene una masa invariante 110.1 GeV.

• 
• El suceso de arriba muestra dos agrupaciones en el calorímetro (una por vista, en Amarillo) con 2 torres de energía en el "plot lego".
• Tras un corte en pT de 5 GeV, vemos dos agrupaciones calorimétricas, una sin ninguna traza apuntando a ella y otra con una doble traza apuntando a ella (ver arriba la ampliación). La doble traza que apunta a una agrupación calorimétrica (con numerous 45-46) tiene una masa invariante M(e+e-) =0.2GeV, compatible con un fotón convertido. De hecho este par desaparece si se requiere al menos 2 impactos en los pixel (imagen de abajo).
• El par e+e- que apunta a una de las agrupaciones desaparece cuando se requieren al menos 2 impactos en el pixel (imagen de arriba). ¿Qué ocurre con el otro par de electrones? Casi no tiene energía depositada en el calorímetro y ambas trazas tienen el mismo signo. Pueden considerarse como trazas aleatorias e ignorarlas. De hecho requiriendo pT mayor de 10 GeV, desaparecerían. Los objetos calorimétricos del fotón tienen una masa invariante de M(γγ)=100.1GeV.

• 
• Este suceso tiene muchas trazas, 2 de las cuales son muones claramente con impactos en el espectrómetro de muones (revisar ambas vistas).Tiene también dos agrupaciones energéticas (grandes torres de energía amarillas en el "plot lego") con trazas apuntando probablemente a las agrupaciones. Procedamos más allá.
• Aumentando el corte en pT a 12 GeV (Ventana de Control), solo quedan 5 trazas, los dos muones de carga opuesta y 2 electrones de carga opuesta. Los últimos muestran una clara correspondencia entre trazas y agrupaciones calorimétricas. Cada uno de los pares proviene de un Z (M(ee)=89.6 GeV y M(μμ)=91.1 geV). Este es un suceso ZZ que conduce a 4 leptones. La masa invariante de los 4-leptones es M(4l)=291 GeV.

• 
• Este suceso, tras un corte en pT de 5 GeV se queda con 4 trazas, cada una de ellas apuntando a una agrupación calorimétrica. Cada uno de los pares proviene de un Z (M(ee)=89.9 GeV y M(ee)=87.6 GeV). Este es un suceso ZZ decayendo en 4 electrones. Los 4-electrones dan una masa invariante de M(4l)=229.7 GeV.

proceso de ruido

• 
• Este suceso perdura como suceso de señal por dos motivos: 1. puedes ver manojos de partículas y 2. el valor del momento transverso faltante es demasiado pequeño para que se hayan producido neutrinos
• Ambas vistas aumentadas y mostradas con la opción de ojo de pez muestran claramente los manojos de partículas
• Esta imagen muestra la vista de lado aumentada de otro suceso. Puedes reconocer dos vértices de colisión que ocurren en aproximadamente 60 cm. de distancia entre ellos. Los vértices se muestran por círculos rojos. Ahora puedes obtener la impresión de la dificultad que puede haber en la identificación de sucesos

• 
• Nota que el valor del momento perpendicular faltante es, en este suceso, de 38 GeV. Lo cual indica que un neutrino se ha producido. Vemos también una traza en ambas vistas, de lado y frontal.
• En la vista frontal se puede ver claramente un muon ( o antimuon). Su traza en el detector de trazas va en dirección opuesta a la línea rayada roja. Es una fuerte indicación de la desintegración de un bosón W en un muon (ue se mueve hacia la izquierda en esta imagen) y un neutrino ( moviéndose hacia la derecha)

• 
• En la vista frontal puedes ver la signatura de un electrón con alto momento transverso y un neutrino (ya que el momento perpendicular faltante es de 39 GeV) yendo en la dirección opuesta. En la vista de lado puedes ver, también, el electrón bien aislado.
• La información de la traza del leptón te indica que es, realmente, un electrón (y no un positrón. Pon atención al signo negativo)