Dopo aver identificato i diversi decadimenti dello Z⁰ al LEP, siete pronti per trovare lo Z⁰ nelle collisioni di altre particelle. Nelle collisioni protone-protone ad alta energia di LHC, ad esempio, viene prodotto un numero di particelle molto maggiore che al LEP e pertanto l’analisi degli eventi risulta molto più difficile.

Nel seguente esercizio dovrai verificare se, tra tutte le particelle osservate in eventi molto complessi, sei in grado di identificare lo Z⁰. Per rendere la cosa più facile, cerca di identificare solamente i decadimenti dello Z⁰ nella coppia elettrone-positrone o in una coppia muone-antimuone. Elettroni e muoni possono essere identificati attraverso le stesse caratteristiche già osservate nella sezione “Identificazione di coppie particella-antiparticella a LEP”.

La coppia rivelata deve avere carica opposta. Cliccando sulle singole tracce in Pick mode puoi ottenere tutte le informazioni necessarie sulle cariche e le energie nella finestra del momento della traccia (Track Momenta Window).

Esempio di decadimento Z⁰→e⁺e^-
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Esempio di decadimento Z⁰→μ⁺μ^-
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Un’altra complicazione in LHC sono i cosiddetti “processi di fondo” molti dei quali avvengono più frequentemente che i processi oggetto della nostra ricerca. Per eventi con una coppia elettrone-positrone o muone-antimuone, i fondi più importanti sono coppie di quark top-antitop. Questi quark possono a loro volta decadere secondo t+t→ μ⁺+ν+ μ^-+ν+… oppure t+t→ e⁺+ν+ e^-+ν+…, dove … sta per altre particelle nei jet di quark. Per poter sopprimere questo fondo si devono utilizzare le diverse caratteristiche che questi eventi hanno rispetto a quelli di Z⁰.

• Rispetto agli eventi contenenti coppie elettrone-positrone o muone-antimuone provenienti dal decadimento dello Z⁰, il fondo di t+t contiene sempre due neutrini non-rivelabili che si portano via una quantità considerevole di energia. Perciò tutti gli eventi con ETMiss maggiore di 10GeV possono essere considerati come fondo.
• La coppia di particelle da voi identificate deve avere un’energia totale corrispondente alla somma dell’energia cinetica (ignota) del bosone Z⁰ più la sua energia a riposo di 91,2 GeV che deriva dalla massa dello Z⁰. Perciò dovrai richiedere che la somma dell’energia della coppia derivata nella finestra del momento della traccia (Track Momenta Window) sia maggiore di 91,2 GeV. Eventi che non soddisfano questa richiesta sono considerati di fondo.

Esempio di decadimento tt
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Ora puoi far partire il programma Hypatia.

Per favore, classifica gli eventi in tre categorie:

• Z⁰ che decadono in coppie elettrone-positrone,
• Z⁰ che decadono in coppie muone-antimuone,
• o fondo di top-antitop

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