Identifisering av partikler

For å analysere proton-proton kollisjonene som programmet viser må du vite hvordan du kan identifisere elektroner (likeså positroner), myoner (og anti-myoner), nøytrinoer og hadroner og jet'er i event- displayet. Du vil igjen finne forklaringer på dette i et billed-galleri.



  • Denne signaturen er generert av et elektron. Partikkelen har etterlatt et spor (rødt) i inner detektoren (derfor har den elektrisk ladning) og har avsatt all energien sin i det elektromagnetiske kalorimeteret siden det bare er der det er treff. Dette sees som gule små bokser i den lysegrønne strukturen som representerer det elektromagnetiske kalorimeteret. Siden det ikke er treff verken i det hadroniske kalorimeteret eller i myon-kammeret er dette et elektron eller et positron.
  • Det samme eventet i ende-display. Sporet gjennom alle tre inner detektorer og de gule små boksene som angir avsatt energi i det elektromagnetiske kalorimeteret er lett gjenkjennelig.
  • Side-displayet viser det samme. Hvis du kombinerer side- og ende-betraktningen vil du få et romlig inntrykk av eventet. Dette er utmerket trening for hjernen.
  • Hvordan kan du bestemme om det er et elektron eller et positron? I verktøykassen til MINERVA finner du en hånd med en pekende finger. Ved å klikke på denne kan du velge et spor i event-displayet (igjen ved å klikke på det). Du vil da se informasjon i vinduet nede til høyre. Dette er informasjon som for eksempel målte verdier for deromlige komponentene av massefarten (Px, Py, Pz) og den transverse massefarten (PT). I det følgende bildet ser du informasjonen i dette displayet.
  • Fortegnet av PT-verdien (her et minustegn) viser hvilken elektrisk ladning som tilhører partikkene som har laget sporet. Et negativt fortegn betyr at partikkelen har negativ ladning. Intet fortegn (eller et plusstegn) betyr at partikkelen har positiv ladning. Nå kan vi se at det er et elektron i vårt event.


  • I dette event-displayet ser vi et spor (oransje) i inner-detektoren, små energi-avsettinger i det elektromagnetiske såvel som det hadroniske kalorimeteret (begge angitt med gule små bokser i de lysegule og røde strukturene), og i myon-kammerne (oransje). Det er et myon (eller et anti-myon) siden det bare er denne partikkelen som går gjennom hele detektoren og avsetter spor i alle lagene.
  • I dette forstørrede utsnittet kan du tydelig se de oransje treffene i myon-kammerne.
  • I side-display er de individuelle treffene i myon-kammerne angitt med oransje kryss. Alle disse kryssene er forbundet med en oransje prikket linje som symboliserer sporet til partikkelen.
  • Myon eller anti-myon? Samme prosedyren som vi beskrev for elektron/positron gir resultatet: I dette event-displayet er det vist et myon (negativt fortegn).


  • Hvordan gjenkjenner man et nøytrino? Nøytrinoer reagerer ikke med en eneste av komponentene i ATLAS-detektoren. De reagerer verken med spordetektoren, kalorimeterne eller myon-kammerne. Hvordan kan vi da påvise noe som vi ikke kan se? Siden alle kvarker og gluoner beveger seg langs stråleretningen før proton-proton-kollisjonen, vil alle deres transverse komponenter av massefarten være nær null. På grunn av massefart-bevaring må transvers massefart (den vektoriale summen av alle transverse massehastigheter) etter kollisjonen også være null. Hvis målingene ikke oppfyller dette kravet, betyr det enten at usynlige partikler er produsert (f.eks. ett eller flere nøytrinoer som balanserer transvers massefart til null) eller at partikler forlater ATLAS-detektoren uten deteksjon av andre grunner.
  • I ATLAS-detektoren vil den manglende transverse massefarten bli bestemt av energien som er avsatt i kalorimeterne. Når der er ubalanse i denne energi-fordelingen - som er kalt manglende transvers energi (Manglende ET) - indikerer dette at et nøytrino var produsert i kollisjonen. Der er to måter som MINERVA viser dette: 1. Ved den manglende ET-verdien som du finner oppe til høyre i en grå ramme, og 2. ved den røde stiplede linjen i ende-projeksjonen. Denne linjen gir det på den ene siden klart i hvilken retning ubalansen er, og tykkelsen av denne linjen gir på den andre siden et mål på hvor stor den manglende transverse energien er.
  • I dette eventet var bare et elektron og et nøytrino produsert. Derfor vil disse to partiklene dele transversal massefart likt mellom seg pga konservering av massefart. Derfor vil nøytrinoet bevege seg nesten motsatt av elektronet. Den manglende energien ser vi i event-displayet stiplet i retningen til den manglende transverse massefarten. En tykk rød stiplet linje vil derfor alltid indikere at vi har en eller flere usynlige partikler, f.eks. nøytrinoer. Mindre verdier av manglende massefart rundt 10-20GeV (tynn rød prikket linje) kan også være forårsaket av usikre målinger.


  • I dette event-displayet ser du jet'er. Hver jet består av en samling av mange partikler. Mens de elektrisk ladde partiklene vil lage spor i innerdetektoren vil de nøytrale ikke gjøre det. Hvis du ekstrapolerer sporene ut til kalorimeterne vil du finne mange treff der. Andre treff ved siden av som ikke kan tilordnes spor vil være forårsaket av elektrisk nøytrale partikler. Spesielt i hadron- kalorimeteret vil det være mange treff. Dette er fordi enhver jet er produsert av et gluon, en kvark eller antikvark som sendes ut fra et proton i kollisjonen. Derfor er det store energimengder i arbeid for å bryte de sterke bindingskreftene. En del av denne energien brukes til å produsere nye kvark-antikvark par som beveger seg nesten i samme retning og kopler seg til andre og derigjennom dannes nye partikler - såkalte hadroner. Disse genererer de jet'er som er vist med grå farge for lettere å gjenkjenne dem.
  • Husk: Partikler som sprer seg i vifteform, danner spor i innerdetektoren og har treff i det elektromagnestiske kalorimetret og spesielt hadron-kalorimetret er forårsaket av kvarker, antikvarker og gluoner, og er kalt jet'er.