Tu estudiarás decaimientos que contienen pares de muones para determinar qué eventos
son candidatos para identificar un mesón J/Ψ (charm-anticharm) y
luego crear un histograma con tus cálculos de la masa invariante para los eventos que
pasan el "gatillo del estudiante" (o
trigger en ingles.
Conocimiento Previos
Cuando una partícula J/Ψ se desintegra (o decae), por lo general produce un par de muones.
Observa atentamente los dos eventos mostrados a continuación.
¿Hay pruebas de pares de muones (trayectorias en rojo) en uno de estos
eventos o en ambos?
¿Podría ser cualquiera de estos eventos un candidato para J/Ψ?
¿Es esta evidencia débil o fuerte? ¿Está seguro de tus conclusiones?
Un evento debe pasar dos pruebas antes de que pueda ser considerado como un candidato para
J/Ψ. Usarás un sistema de evaluación para hacer un seguimiento de que tan confidentes eres
en tu conclusión. Tú—y tu compañero estudiarán 100 eventos.
Corresponderá a los estudiantes, en colaboración con
los mentores y con los maestros, determinar el peso que asignaran a cada uno de los criterios y
evaluaciones usadas. Vas a escribir tus evaluaciones en una hoja de datos.
Prueba 1: Cargas opuestas
Para ser una posible candidato a J/Ψ, el evento debe contener dos trayectorias de muones de
cargas eléctricas opuestas.
- Si las dos trayectorias se curvan en la misma dirección dentro del imán solenoidal (anidada
dentro del calorímetro hadrónico externo HCAL), ellas tienen el mismo signo de carga y por
lo tanto no proceden de un decaimiento de J/Ψ
(¿Basado en este hecho, cuál debe de ser la carga eléctrica del J/Ψ?)
Nota: La proyección X-Y (final) muestra en confiablemente la carga de la partícula mientras que
las otras proyecciones pueden ser engañosas para esto.
Si el evento no pasa esta prueba de carga, es casi seguro que este decaimiento no proviene
de un J/Ψ: califica (o eval'ua) este con un "0" (ver más abajo).
Prueba 2: Calidad de la trayectoria del muón
Si dos muones pasan la prueba de la "carga", entonces evalúa la probabilidad de
tener un candidato J/Ψ calificando cada una de las trayectorias de los muones.
Si hay más de dos muones, califica las dos mejores de carga opuesta.
- Cada muón muestra una trayectoria llamada "muón global". (Nota: "muón de trayectoria" y
"muón solo del detector de muones" se refieren a las trayectorias de un muón en diferentes
partes del detector de CMS, mientras que un "muón global" es una trayectoria
que cubre todo el trayecto que los muones recorrerían en el detector, si se puede
reconstruir este con precisión.)
- Cada trayectoria de un muón muestra múltiples marcas ("hits") en los
tubos de deriva (DT), Cámara de placas resistivas (RPC), o las
Cámara de Franjas cátodo (CSC). Estos son todos los elementos del detector
de muones del experimento CMS, y las trayectorias que han salido
imán superconductor
se calculan a partir de señales en estos sistemas.
- La trayectoria no está estrechamente relacionada con un "jet" (chorro de partículas que
se parece a un cono, en el caso del visualizador del evento).
Ten en cuenta que tendrás que manipular la pantalla del visualizador
y colocar los componentes tales como las marcas en el CSC, prendidas y apagadas para
comprender mejor las trayectorias de muones. Asegúrate de abrir la ventana del visualizador
en línea iSpy lo suficientemente amplia como para ver los botones del panel de la izquierda.
Elementos de un evento con un candidato J/Ψ
Antes que comienzes
Si no estas familiarizado con iSpy en linea,
ve a la introducción o pregúntale a tu mentor o a tu maestro.
Evaluar los candidatos J/Ψ
Utiliza las instrucciones de arriba para evaluar los eventos candidatos.
Aplica coherentemente y rigurosamente lo mejor posible lo que has aprendido.
La calificación del candidato a J/Ψ en una escala de 0 a 3 esta
basado en el estudio de los muones en la pantalla del visualizador de eventos:
0 - NO ES POSIBLE
1 - POBRE
2 - PUEDE SER
3 - BUENO
Introduce la calificación para cada evento en la hoja de cálculo de datos. El cálculo
de la masa, la segunda parte del ejercicio de la clase magistral,
estará disponible en la hoja de cálculo sólo cuando la evaluación para cada muón
ha sido dada.
En los casos de eventos anómalos o difíciles de evaluar, consulta con otros estudiantes,
maestros y mentores para aplicar el criterio de evaluación en forma lo mas
consistente como sea posible.
Comprobación General de la consistencia
Cuenta el número de eventos en cada categoría que tienes en tu conjunto de datos.
Compara esto con otros grupos. Si los números son muy diferentes, discute
tus criterios y mira si alguien necesita hacer un ajuste.
Más datos
Si terminas todos los 100 eventos, puedes iniciar un nuevo conjunto de datos,
de preferencia uno que nadie ha hecho. Hay 2000 eventos y mientras más tu puedas
trabajar, mejores serán sus resultados.
Resultados
Todo el grupo de la Clase Magistral de CMS, hace esta parte bajo la
dirección del mentor.
- Decide qué calificaciones incluyes en tu grafico masa, por ejemplo,
los acontecimientos calificados solo con 3, o solo con 2 o 3, etc.
- Utiliza la hoja de cálculo de datos para extraer las masas calculadas para los
eventos seleccionados.
- Grafica las masas de los candidatos seleccionados en un
histograma. Tres maneras de hacer esto
(puedes elegir sólo uno pero no son mutuamente excluyentes):
- Si posible, revisa las evaluaciones de tus eventos antes de crear el histograma
para ver si el histogramam de la masa puede ser mejorado.
- Registro el mejor grafico de masa de la partícula J/Ψ.
- Discute sobre la interpretación del resultado global, así como la contribución de cada grupo.
Follow-up activities:
- Utiliza tus datos de la hoja de cálculo y calcula las masas de los pares de muones
no correlacionadas. Una buena manera de hacer esto es vincular el segundo muón de un evento con el
primer muón del evento siguiente, ... y hacer esto para todos los
eventos de tal forma que obtendrás un espectro de masa de los muones que
claramente no proviene de ningun decaimiento de partículas.
Hace un histograma con estos datos y comparalos con tu histograma de masa
que obtuviste anteriormente.
- Cuenta y evalúa los eventos con muones (siempre y cuando el haz está prendido) usando
el visualizador de eventos en vivo de CMS.
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