Ereignisidentifikation mit HYPATIA

Hier lernst Du, wie die zuvor erläuterten Ereignisse im Event Display HYPATIA aussehen. Dabei wendest Du Dein Wissen über das Identifizieren von Elementarteilchen an. Du lernst Ereignisse mit einem Z-Teilchen als Signalereignisse auszuwählen und sie von Untergrundereignissen zu unterscheiden. Die Erläuterungen dazu findest Du auf dieser Seite, wiederum in Form einer Bildergalerie.



Signalereignisse
  • In beiden Ansichten erkennt man mehrere Spuren im Spurdetektor und einige Einträge (gelbe Blöcke) im ersten Kalorimeter (grün gezeichnet). Das sind eindeutige Indizien für Elektronen.
  • In der Seitenansicht sind in der oberen Ansicht mehrere Spuren sichtbar. Um im Event Display nur noch Teilchen mit hohem transversalen Impuls anzuzeigen, können wir sogenannte Schnitte festlegen. Dabei werden alle Teilchen mit einem Mindestwert an transversalem Impuls zur Ansicht ausgewählt. Der Mindestwert ist festzulegen. Zum Einstellen eines Mindestwertes für den transversalen Impuls bietet sich der Wert 20 GeV an. Dies wählt alle Spuren von Teilchen aus, deren transversaler Impuls größer als 20 GeV ist. Diese Anwendung ist in der unteren Ansicht des Ereignis zu sehen.
  • Schaut man sich die Seitenansicht vergrößert an, erkennt man, dass es sich um ein Elektron-Positron-Paar (entgegengesetzte Ladungen!) handelt, die sich nahezu in entgegengesetzte Richtungen bewegen. Es gibt keinen fehlenden transversalen Impuls, daher sind keine Neutrinos entstanden. Dies ist ein typischer Zerfall Z→e- + e+.


  • In der Querschnitts- und in der Seitenansicht sind mehrere Teilchenspuren zu erkennen. Das ist typisch für ein vom ATLAS-Detektor registriertes Ereignis. Es gibt keinen fehlenden transversalen Impuls, also sind keine Neutrinos entstanden. Die Seitenansicht lässt deutlich zwei Myonen erkennen. Der Blick in Strahlrichtung zeigt, dass sich die beiden Teilchen in entgegengesetzte Richtungen bewegt haben.
  • In der Vergrößerung der Querschnittsansicht ist deutlich zu erkennen, dass die beiden Myonen sich in entgegengesetzte Richtungen bewegt haben. Beide Myonen könnten also aus dem Zerfall eines anderen Teilchens stammen.
  • Die vergrößerte Ansicht zeigt die beiden Myonen-Spuren. Die Messdaten zeigen, dass eines positiv geladen ist, das andere negativ. Detektiert wurde also ein Myon-Antimyon-Paar. Das ist ein klarer Hinweis darauf, dass ein Z-Teilchen produziert wurde.




Untergrundereignisse


  • Dieses Ereignis hebt sich als Untergrundereignis zweifach von den Signal-Ereignissen ab: 1. sieht man Bündel von Teilchen und 2. ist der Wert des fehlenden transversalen Impulses zu klein, als dass Neutrinos hätten erzeugt werden können.
  • In der vergrößerten Ansicht des Ereignisses sieht man die beiden Jets noch einmal sehr deutlich.
  • Hier siehst Du ein anderes Ereignis in vergrößerter Seitenansicht. Darin erkennst Du, dass es hier beim Durchdringen der beiden Teilchenpakete aus Protonen zwei Kollisionen gegeben hat, die etwa 60 cm voneinander entfernt stattfanden. Die Kollisionspunkte sind rot eingekreist. Da kannst Du erahnen, wie schwierig die Identifikation sein kann.


  • Beachte, dass der Wert für den fehlenden transversalen Impuls 38 GeV beträgt. Das deutet darauf hin, dass ein Neutrino entstanden ist. Außerdem ist eine Teilchenspur in beiden Ansichten zu erkennen.
  • Die Querschnittsansicht lässt gut das Myon (oder Antimyon) erkennen. Seine Spur verläuft in entgegengesetzter Richtung zu der roten gestrichelten Linie. Dies sind Zeichen für den Zerfall eines W-Bosons in ein Myon (Spur weist nach links) und ein Neutrino (Spur verläuft nach rechts).


  • In Richtung des Strahlrohrs sieht man die Spur eines Elektrons mit hohem transversalem Impuls und ein Neutrino (der fehlende transversale Impuls beträgt 39 GeV), das sich in die entgegengesetzte Richtung bewegt. In der Seitenansicht ist das Elektron besonders gut zu erkennen.
  • Die Messdaten von der Spur der Leptons zeigen, dass es sich wirklich um ein Elektron handelt und nicht um ein Positron (negatives Vorzeichen!).