Visualisation d’événements avec le logiciel HYPATIA

Les signaux électroniques qui sont enregistrés par les détecteurs lors d'une collision peuvent être transformés en images permettant de visualiser l'événement. Pour les voir, nous utilisons le programme MINERVA. Avant de commencer à l'utiliser, vous devez apprendre les fonctionnalités qu'il offre et qui seront importantes pour votre analyse.



Tout d'abord démarrez le program MINERVA (si vous êtes un participant d'une Masterclass Internationale vous pouvez le lancer directement à partir du bureau de votre ordinateur. Sinon, vous devez commencer par télécharger le programme ici, puis décompressez-le et finalement démarrez-le).

Dans tous les cas, l'écran d'accueil du programme devrait ressembler beaucoup à la première image de la galerie. Utilisez ces images pour obtenir des informations sur les fonctions du programme MINERVA ! Essayez de configurer ces options dans le programme.



  • Cette image montre l'écran de démarrage du programme MINERVA avec ses deux fenêtes, ATLANTIS CANVAS (cadre rouge) qui propose différentes vues du détecteur lors d'un événement et l'interface graphique ATLANTIS GUI (cadre vert) qui contrôle les réglages du logiciel et fournit des informations supplémentaires sur l'événement.
  • Cette image montre la fenêtre CANVAS qui permet de visualiser l'événement. Elle n'offre pas de vue en trois dimensions mais plutôt des projections à deux dimensions. Dans le coin supérieur gauche (cadre rouge), on peut voir une vue en coupe du détecteur perpendiculairement à l'axe des faisceaux. En dessous (cadre bleu), se trouve la vue de côté correspondante. L'image dans le coin supérieur droit (cadre jaune) renseigne sur les dépôts d'énergie individuels des particules. Leurs positions sont disposées sur un plan qui représente la surface du détecteur déroulé. La taille des tours jaunes indique la quantité d'énergie déposée à un endroit donné. Enfin chaque événement a un titre affiché en haut de la fenêtre (cadre vert).
  • Les couches successives du détecteur sont identifiées par des couleurs dans les vues de face et de côté. Le détecteur interne est gris, le calorimètre électromagnétique vert, le calorimètre hadronique rouge et les chambres à muons bleues.
  • Les trajectoires des particules chargées électriquement sont représentées par des tracés colorés sur l'image de l'événement. Elles ont été reconstruites à partir des mesures. La couleur de la trace dépend d'une quantité importante pour la physique, l'impulsion transverse, c'est à dire la composante de la quantité de mouvement dirigée perpendiculairement par rapport à l'axe des faisceaux. Cette convention vous aidera à interpréter l'événement. Ainsi, dans la zone agrandie, vous pouvez voir deux traces, l'une rouge (grande impulsion transverse) et l'autre bleue (faible impulsion transverse).
  • Relier des dépôts d'énergie dans les calorimètres à des traces données observées dans le détecteur interne n'est pas toujours simple. Pour cet événement vous pouvez voir qu'il n'y a pas de lien clair entre le trajectographe et les calorimètres. Dans un cas comme celui-ci il faut apprécier ce qui s'est passé. Les dépôts d'énergie dans les calorimètres électromagnétique et hadronique sont représentés par des cellules jaunes dans les images.
  • En plus des neutrinos, les muons sont les seules particules produites lors des collisions qui peuvent atteindre les régions externes du détecteur. Ils sont observés dans les chambres à muons représentées en bleu. Une chambre touchée par un muon apparaît en orange. Deux commentaires : 1) l'image peut changer beaucoup d'une projection à l'autre ; ainsi, un élément entier du détecteur à muon peut être coloré en orange sur la vue en coupe alors qu'on ne verra que quelques points oranges sur la vue de côté correspondante. 2) Certains coups dans les chambres à muons externes sont dus à des particules parasites traversant la caverne d'ATLAS. La plupart de ces particules proviennent d'interactions du faisceau hors du détecteur, lesquelles produisent des neutrons et d'autres particules. Les muons issus de collisions au centre du détecteur laissent en général des traces dans TOUTES les chambres à muons.
  • Vous utiliserez principalement la fenêtre du GUI pour charger des fichiers (option "Read Event Locally" du menu "File" indiqué par le cadre vert). L'archive lue contient de nombreux fichiers consacrés chacun à un événement donné. En cliquant sur les flèches "Précédent" et "Suivant" dans le menu en haut à droite (ellipse marron) vous pouvez avancer ou reculer d'un événement à la fois. A l'aide de la barre d'outils (cadre rouge) vous pouvez changer la vue de l'événement (par exemple en zoomant vers l'avant ou l'arrière). Des informations sur les particules sont également disponibles. Elles apparaissent dans la zone entourée d'un cadre bleu. Vous pouvez également définir vos propres critères pour l'affichage des particules d'un événement en cours de visualisation au moyen de l'onglet 'cuts' (cadre jaune).
  • Cet événement est très complexe. En particulier vous pouvez voir beaucoup de traces qui ne sont pas toutes intéressantes. Les particules recherchées ont une grande impulsion transverse (la composante de leur quantité de mouvement perpendiculaire à l'axe des faisceaux) et on peut les sélectionner.
  • Dans la fenêtre du GUI vous pouvez utiliser l'onglet "Cuts" pour n'afficher que les particules dont l'impulsion transverse excède un certain seuil. Pour cela, il suffit d'entrer la valeur du seuil en impulsion transverse dans la fenêtre correspondante (cadre jaune : essayez avec 10 GeV !) et de la confirmer en appuyant sur la touche entrée. Vérifiez également que la petite case à gauche du nom de la variable (ici Pt) est cochée. Passez à l'image suivante pour voir le résultat de cette action.
  • Maintenant l'image est plus claire. Afin d'obtenir des informations sur les particules restantes, vous pouvez utiliser la touche "donne moi des infos" de la barre d'outils (cadre rouge). Cliquez ensuite sur une trace : sa couleur change et des données apparaissent dans la zone d'information. Pour voir un exemple, allez à l'image suivante.
  • Le cadre bleu regroupe les informations concernant la particule choisie.


Maintenant, voyons comment vous pouvez identifier des particules à l'aide de MINERVA.