Masterclasses. Εισαγωγή

Transcript

1 Masterclasses Εισαγωγή

2 λίγα λόγια για μένα Γεννηθείς εν Αθήναις Πτυχίο Φυσικής, Πανεπιστήμιο Πατρών (2002) Μεταπτυχιακό Δίπλωμα, ΕΜΠ (2005) Διδακτορικό Δίπλωμα, ΕΜΠ/ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος (2009) Μεταδιδακτορικός Ερευνητής, ΕΤΗ Ζürich (> 2009) Κώστας Θεοφιλάτος Δουλεύω στο CERN για το πείραμα του CMS Έρευνα: Αλληλεπιδράσεις μποζονίων με ταυτόχρονη παραγωγή σκοτεινής ύλης στο LHC Ομάδα: ΑΕΚ

3 σκοπός της άσκησης Αναλύση δεδομένων του CMS από πραγματικές συγκρούσεις πρωτονίων (pp) του LHC! Μελέτη λεπτονικών διασπάσεων των W/Z μποζόνιων Μέτρηση (ανακατασκευή) της μαζας του Z Συμμετρία φορτίου: μέτρηση του λόγου W + / W - Δεν είναι δεδoμένο τι θα βρείτε στα δεδoμένα του LHC Στατιστική επεξεργασία μετρήσεων: κάθε ομάδα θα προσπαθήσει να ταυτοποιήσει 100 γεγονότα pp εσφαλμένη ταυτοποίηση: κομμάτι της στατιστικής διαδικασίας στην πράξη: κάθε γεγονός περιγράφεται από μια πιθανότητα

4 διασπάσεις των W/Z μποζονίων Διασπάσεις W ± e ± ν W ± μ ± ν W ± τ ± ν W ± qq (hadrons) Z 0 e ± e Z 0 μ ± μ Z 0 ν ν Z 0 qq (hadrons) Τελική κατάσταση 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) 2 ηλεκτρόνια 2 μιόνια 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons)

5 διασπάσεις των W/Z μποζονίων Διασπάσεις W ± e ± ν W ± μ ± ν W ± τ ± ν W ± qq (hadrons) Z 0 e ± e Z 0 μ ± μ Z 0 ν ν Z 0 qq (hadrons) Τελική κατάσταση 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) 2 ηλεκτρόνια 2 μιόνια 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons)

6 διασπάσεις των W/Z μποζονίων Διασπάσεις W ± e ± ν W ± μ ± ν W ± τ ± ν W ± qq (hadrons) Z 0 e ± e Z 0 μ ± μ Z 0 ν ν Z 0 qq (hadrons) Τελική κατάσταση 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) 2 ηλεκτρόνια 2 μιόνια 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) + πιθανά απροσδόκητα γεγονότα π.χ. X Z 0 Z 0

7

8

9

10 ηλεκτρομαγνητικό καλορίμετρο e± πλήρης απορρόφηση (κρύσταλλοι μολύβδου)

11 ελλείπουσα ενέργεια (κίτρινο βέλος)

12 σύνοψη μ ± ασταμάτητα (δραπετεύουν από τον ανιχνευτή) e ± πλήρης απορρόφηση (κρύσταλλοι μολύβδου) 2 λεπτόνια ταυτοποίηση σαν Z 0 1 λεπτόνιο + (ελλείπουσα ενέργεια) ταυτοποίηση σαν W ± 4 λεπτόνια ταυτοποίηση σαν Z 0 Z 0

13 επίδειξη υποανιχνευτές τροχίες φορτισμένων σωματιδίων ενέργεια στο καλορίμετρο υποψήφια σωματίδια δέσμες pp μέτρηση ενέργειας και ενέργειας που λείπει

14 διαδικασία Detecteur Trace 1) ταυτοποίηση σωματιδίων ηλεκτρόνιο, μιόνιο, ελλείπουσα ενέργεια μέτρηση ηλ. φορτίου, δεξιόστροφα = θετικό φορτίο (+) 2) κατηγοριοποίηση γεγονότων e + (ή μ + ) + ελλείπουσα ενέργεια W + e - (ή μ - ) + ελλείπουσα ενέργεια W - e + e - (ή μ + μ - ) Z 0 3) αμφίβολα γεγονότα? : Ρωτήστε μας! Κατηγορία zoo

15 παραδείγματα (1) μιόνιο ηλεκτρόνιο ελλείπουσα ενέργεια ελλείπουσα ενέργεια

16 υποψήφιο Z 0 μ ± μ παραδείγματα (2)

17 παραδείγματα (3) μέτρηση ηλ. φορτίου

18 για να ξεκινήσετε (1) Κάθε ομάδα θα ανοίξει δύο καρτέλες στο Firefox Λογισμικό απεικόνισης & καρτέλα καταγραφής αποτελεσμάτων: hžp:// display/ hžp:// nd/qnmasterclasses/ CMSWZ2013cernvisit2 Επιλέξτε την καρτέλα «Data Geneve (1 ή 2)», στη συνέχεια, εντοπίστε τις γραμμές που αντιστοιχούν στην ομάδα σας (materclass_n) Εκθέσεις: e/μ και W + /W - (υπολογίζονται αυτόματα) Οι καρτέλες «Massplot Geneve» και «Results Geneve» θα ολοκληρωθούν/ενημερώθουν στο τέλος της συνεδρίασης.

19 για να ξεκινήσετε (2) Κάντε κλικ στο εικονίδιο για μια εγκάρσια όψη Ελέγξτε οτι το πεδίο Dri tubes (muon) είναι ενεργό Κάντε κλικ στο εικονίδιο και επιλέξτε "masterclass_n.ig", όπου "N" είναι ο αριθμός της ομάδας σας. Επιλέξτε το πρώτο συμβάν στη λίστα και κάντε κλικ στο "Load" κουμπί Ελέγξτε οτι το πεδίο Missing Et (reco) (ελλείπουσα ενέργεια) είναι ενεργό Απενεργοποιήστε το Tracks (reco) Χρησιμοποιήστε περιστροφές, μεγένθυση και ότι άλλο σας σας βοήθα προκειμένου να ταυτοποιησέτε τα Z 0 & W + Ακολουθήστε τις οδηγίες στην ενότητα Ιnstrucœons 2013" Για την μετάβαση στο επόμενο γεγονός πατήστε το

20 Μην διστάσετε να μας ζητήσετε βοήθεια! σημαντικό

21 Ανάλυση αποτελεσμάτων Συζήτηση

22 λόγος W + / W - Proton = (uud) Q(u) = +2/3 Q(d) = - 1/3 2 φορές περισσότερο θετικό φορτίο περιμένουμε R = 2 Ένδειξη οτι το μοντέλο p(uud) του πρωτονίου είναι απλοϊκό

23 λόγος (Wμν) / (Weν) Πιθανότητα λεπτονικής διάσπασης του W σε: e ± v μ ± v Ίδια αποτελέσματα! (εντός των γραμμών αβεβαιότητας) το μποζόνιο W δεν κάνει διάκριση ηλεκτρονίου/μιονίου καθολικότητα λεπτονικών αλληλεπιδράσεων των μποζόνιων βαθμίδας ιδιότητα όλων των μποζόνια βαθμίδας (φορείς αλληλεπιδράσεων)

24 μάζα του Z 0 φάσμα μάζας των δυο ανακατασκευασμένων λεπτονίων συντονισμοί/κορυφές αντιστοιχούν σε διαφορετικά σωματίδια

25 γεγονότα Z 0 Z 0? Higgs μποζόνιο! Προτάθηκε το 1964, ανακαλύφθηκε τον Ιούλιο του 2012 ~ 50 χρόνια έρευνας!