Rozpoznávání událostí v programu HYPATIA

Nyní se dovíte, jak vypadají různé typy událostí, o nichž jsme mluvili, na zobrazení programem HYPATIA. Využijete vaše nové znalosti o identifikaci elementárních částic. Naučíte se vybrat události s bosonem Z jako signál a odlišit je od událosté pozadí. Vysvětlující materiály mají opět podobu galerie obrázků.



procesy představující signál
  • V obou pohledech vidíme několik stop uvnitř dráhového detektoru a jistou aktivitu (žluté obdélníčky) v první vrstvě kalorimetrů (na obrázcích vybarvené zeleně). To je jasné znamení, že jde o elektrony.
  • Na prvním obrázku z bočního pohledu je vidět spousta stop částic. Abychom na zobrazení viděli pouze částice s velkou příčnou hybností, můžeme definovat tzv. "řez" (cut) pro tuto veličinu. Pak uvidíme pouze částice s větší než minimální hodnotou příčné hybnosti. Konkrétní minimální hodnotu musíme zvolit. V našem případě je vhodná velikost 25 GeV. Tím vybereme pro zobrazení pouze částice s příčnou hybností větší než 25 GeV. Jak to vypadá po uplatnění řezu je ukázáno na dalším obrázku.
  • Pokud zvětšíme koncový pohled, všechno nasvědčuje tomu, že zde máme pár elektron-pozitron (všimněte si rozdílných nábojů) a částice jdou proti sobě. Chybějící příčná hybnost je nulová, takže nevzniklo žádné neutrino. Toto je typická událost Z→e- + e+.


  • V koncovém i bočním pohledu je vidět více různých stop částic. To je pro události zaznamenané detektorem ATLAS typické. Všimněte si, že není žádná chybějící příčná hybnost, takže nevzniklo ani jedno neutrino. V bočním pohledu jasně vidíme dva miony. Koncový pohled ukazuje, že tyto dva miony vylétají v navzájem opačných směrech.
  • Jak vidíte na tomto zvětšeném pohledu ve směru pohybu protonu, dva miony jdou proti sobě. Obě částice mohly vzniknout z jediné částice, která se po svém vzniku rozpadla.
  • Na tomto zvětšeném obrázku jasně vidíme stopy dvou mionů. Dále vidíme, že jeden z nich má kladný náboj, druhý záporný. To znamená, že jsme zaznamenali pár mion-antimion. To je jasná známka toho, že v události vznikl boson Z.




procesy pozadí


  • Tato událost se odlišuje od toho, co požadujeme od signálu, ve dvou ohledech: 1. jsou zde celé "balíky" částic a 2. velikost chybějící příčné hybnosti je příliš malá na to, aby zde mohlo být neutrino (nebo neutrina).
  • V obou pohledech je při zvětšení a použití režimu rybí oko balík částic zcela jasně patrný.
  • Na tomto obrázku je zvětšený boční pohled na jinou událost. Jsou na něm vidět dva srážkové body asi 60 centimetrů od sebe. Body jsou zvýrazněny červenými kroužky. Na tomto příkladu vidíte, jak komplikovaná může identifikace události být.


  • V této události je hodnota chybějící příčné hybnosti 38 GeV. To znamená, že patrně vzniklo neutrino. V bočním i koncovém pohledu vidíme také stopu částice.
  • V koncovém pohledu je jasně vidět mion (či antimion). Jeho stopa v dráhovém detektoru směřuje opačným směrem než červená čárkovaná čára (znázorňující chybějící příčnou hybnost v události). To silně nasvědčuje skutečnosti, že jde o rozpad W na mion (jenž letěl v tomto zobrazení nalevo) a neutrino (napravo).


  • V koncovém pohledu je vidět elektron s velkou příčnou hybností a neutrino (protože chybějící příčná hybnost je 39 GeV) v protilehlém směru. I v bočním pohledu je patrný izolovaný elektron.
  • Informace získaná kliknutím na stopu leptonu prozrazuje, že jde skutečně o elektron (a nikoli pozitron - viz záporné znaménko před hodnotou příčné hybnosti).