Αναγνωρίζοντας γεγονότα με το πρόγραμμα MINERVA

Εδώ, θα μάθεις πώς εμφανίζονται στο πρόγραμμα παρουσίασης MINERVA τα γεγονότα που αναφέρθηκαν. Έτσι, θα χρησιμοποιήσεις τις γνώσεις σου στην ταυτοποίηση σωματιδίων. Θα μάθεις να διαχωρίζεις γεγονότα με W ως γεγονότα σήματα από τα υπόλοιπα γεγονότα υπόβαθρου. Οι παρακάτω εικόνες θα σε βοηθήσουν στην καλύτερη κατανόηση αναγνώρισης του σωματιδίου W.



διαδικασίες σήματος
  • Στην όψη βάσης και στην πλαϊνή όψη φαίνονται μερικές τροχιές σωματιδίων. Αυτή είναι η εικόνα ενός τυπικού γεγονότος στον ανιχνευτή ATLAS. Πρόσεξε την τιμή της εγκάρσιας ελλείπουσας ορμής (38 GeV). Στο γεγονός αυτό δημιουργήθηκε ένα νετρίνο. Επομένως μας ενδιαφέρει! Ας δούμε αν μπορούμε να ταυτοποιήσουμε και άλλα σωματίδια.
  • Στην όψη βάσης μπορείς να δεις καθαρά ένα μιόνιο (ή αντιμιόνιο). Η τροχιά του στον ανιχνευτή τροχιών βρίσκεται στην αντίθετη κατεύθυνση από την κόκκινη διακεκομμένη γραμμή. Αυτό αποτελεί μια ισχυρή ένδειξη για διάσπαση ενός σωματιδίου W σε μιόνιο (πηγαίνει αριστερά σ' αυτήν την όψη) και νετρίνο (πηγαίνει δεξιά).
  • Παρατηρούμε πολλές τροχιές στην πλαϊνή όψη στην πρώτη εικόνα επάνω. Αν θέλουμε να φαίνονται μόνο τα σωματίδια με μεγάλη εγκάρσια ορμή, μπορούμε να ορίσουμε όρια, τα λεγόμενα "κοψίματα". Δηλαδή, επιλέγονται να φαίνονται μόνο τα σωματίδια με ορμή μεγαλύτερη από το κόψιμο. Φυσικά, πρέπει να ορισθεί αυτό το όριο. Μια καλή τιμή για το ελάχιστο όριο της εγκάρσιας ορμής είναι 25 GeV. Έτσι επιλέγουμε όλες τις τροχιές που αντιστοιχούν σε σωματίδια με εγκάρσια ορμή μεγαλύτερη των 25 GeV. Στη δεύτερη εικόνα επάνω έχει εφαρμοσθεί αυτό το κόψιμο.


  • Στην όψη βάσης μπορείς να δεις τις ενδείξεις από ένα ηλεκτρόνιο με μεγάλη εγκάρσια ορμή και από ένα νετρίνο (ΜΕΤ=39 GeV) που κινείται στην αντίθετη κατεύθυνση. Στην πλαϊνή όψη μπορείς να διακρίνεις καθαρά το μοναχικό ηλεκτρόνιο.
  • Η πληροφορία για την τροχιά του λεπτονίου μας υποδεικνύει ότι πράγματι είναι ηλεκτρόνιο (πρόσεξε το αρνητικό πρόσημο).


διαδικασίες υπόβαθρου
  • Το γεγονός αυτό δεν αποτελεί σήμα για δύο λόγους: 1. βλέπεις θυσάνους σωματιδίων και 2. η τιμή της ελλείπουσας εγκάρσιας ορμής είναι πολύ μικρή (11 GeV) για να αντιστοιχεί σε νετρίνο που παράχθηκε (και διέφυγε).
  • Και οι δύο όψεις μεγεθυμένες και με χρήση της δυνατότητας "μάτι ψαριού" (που δίνει το πρόγραμμα MINERVA) δείχνουν τους θυσάνους των σωματιδίων.
  • Στην εικόνα φαίνεται σε μεγέθυνση η πλαϊνή όψη ενός γεγονότος. Μπορείς να αναγνωρίσεις δύο κορυφές σύγκρουσης σε απόσταση περίπου 60 εκατοστών. Οι κορυφές σημειώνονται με κόκκινους κύκλους. Τώρα μπορείς να καταλάβεις πόσο περίπλοκο θέμα είναι η ταυτοποίηση των γεγονότων.


  • Εδώ φαίνεται η διάσπαση ενός σωματιδίου Z, που είναι ο ηλεκτρικά ουδέτερος φορέας της ασθενούς αλληλεπίδρασης. Το Z διασπάται άμεσα σε μιόνιο και αντιμιόνιο.
  • Όπως μπορείς να δεις από αυτή τη μεγεθυμένη όψη κατά μήκος της δέσμης των πρωτονίων, ένα μιόνιο και ένα αντιμιόνιο κινούνται σε αντίθετη φορά (πλάτη-με-πλάτη). Τα δύο σωματίδια μπορεί να δημιουργήθηκαν από τη διάσπαση ενός σωματιδίου αμέσως μετά τη δημιουργία του. Επιπλέον, δεν παρουσιάζεται ελλείπουσα εγκάρσια ορμή, δηλαδή δεν έχουμε δημιουργία νετρίνο.
  • Πάντοτε θα πρέπει να διπλο-εξετάζουμε την περίπτωση παραγωγής ενός σωματιδίου Z. Τα δύο μιόνια πρέπει να έχουν αντίθετο φορτίο.