Masterclass 2011 1

Introducció a l’ Exercici pràcticObjectius de l’exercici Identificar electrons, muons, neutrinos al detector ATLAS Tipus d’Esdeveniments –Events- (“particules produides en una colisió”)

We W Zee Z Producció de jets –dolls de partícules- (que es poden asemblar un

esdeveniment de tiupus W o Z) Tots els processos anterior són processos “ben coneguts” Dades recollides a partir de col.lisions del 2010 a LHC!

Objectiu Analític: Estudiar l’estructura del protó Adicionalment hem afegit un esdeveniment a partir de de la producció de

una partícula encara per descbrir : el bosó de Higgs Heeee, H, or Hee

Hi haurà un petit obsequi per a qui trobi aquest esdeveniment !!!Per fer aquest exercici us caldrà usar el visualitzador Atlantis-Minerva

Masterclass 2011 2

Principi de un experiment en un col.lidor

A l’LHC col.lideixen protons contra protons

L’energia de colisió s’usa per

crear partícules

Identificarem les partícules

creades en els nostres detectors

A través de la seva

interacció amb la matèria

Només podem ‘veure’ els

productes finals de la reacció,

no la reacció per si mateixa; per tant hem de deduir el que ha passat a partir d’això

El detector està simètricament construit al voltant del punt de col.lisió.

Està composat per diverses capes de detectors, cadascun disenyat per mesurar un aspecte diferent de l’esdeveniment (col.lisió)

Masterclass 2011 3

How it works…

Masterclass 2011 4

Com detectar partícules en un detector

Detector de traces (trajectòries)−Mesura la càrrega i el moment lineal de partícules carregades en un camp magnètic

Calorímetre Electro-magnetic−Mesura energia dels electrons, positrons i fotons

Calorímetre Hadronic−Mesura l’energia dels hadrons (partícules que contenen quarks), ex: protons, neutrons, pions, etc.

Detector de muons−Mesura càrrega i moment lineal dels muons

Neutrins només es detecten indirectament via ‘missing energy’ (energia perduda), que no s’ha mesurat als calorímetres

Masterclass 2011 5

•Vista posterior (projecció x-y)

•Avís: Només partícules reconstruides en la regió central

(altrament les partícules a les parts més externes taparien la vista)!

•Vista lateral del detector (projecció R-z)

•Es mostren només les partícules a les regions central i davantera

Masterclass 2011 6

•Detector de traces (diferents subsistemes)

•Detector de traces (diferents subsistemes)

•Calorímetre Electro-magnetic

• Detector de traces (diferents subsistemes)

•Calorímetre Electro-magnetic

•Calorímetre Hadronic

• Detector de traces (diferents subsistemes)

•Calorímetre Electro-magnetic

•Calorímetre Hadronic

• Detector de Muons

Masterclass 2011 7

Detalls• No podem mesurar tota l’energia de la col.lisió pq s’en perd en la regió més capdavantera (beam-pipe)

•Mesura optimitzada per: component ‘lateral’

• typicament “interessen” col.lisions que contenen partícules amb gran energia “lateral” (transversa)

Exemple: We• Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV)

- Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy

Identificació d’electrons • Electró deposita la seva energia al CAL electro-magnetic

• Noteu, que es mostren les deposicions d’energia en l’espai.• la llargada en dóna la magnitut, però tot està contingut en el calorímetre !

Identificació d’electrons • Electró deposita la seva energia al CAL electro-magnetic•Traça al detector de traces davant de la cascada que hi ha al calorimetre

Identificació d’electrons • Electró deposita la seva energia al CAL electro-magnetic•Traça al detector de traces davant de la cascada que hi ha al calorimetre •Cap ‘traça’ als altres detectors (l’electró es ‘para’ al eCAL)

Masterclass 2011 8

Exemple: We• Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV)

•Per veure-ho...,

Exemple: We• Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV)

•Per veure-ho...,•click a la ‘mà’

Exemple: We• Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV)

•Per veure-ho...,•click a la ‘mà’ •moveu el punter cap a la traça i fèu-hi click

Masterclass 2011 9

Example: We•Electron track in tracking detector has high “side-ways” or transverse momentum (pT>10GeV)

•To see this yourself,•click on ‘hand’ •move the pointer to the track and click on it•Selected track becomes grey

Exemple: We• Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV)

•Per veure-ho...,•click a la ‘mà’ •moveu el punter cap a la traça i fèu-hi click•La traça Seleccionada esdevé blanca

•pT es mostra aquí

Masterclass 2011 10

Example: We• Electron deposits large “side-ways” energy (ET) in electro-magnetic calorimeter (ET>10GeV)

•To see this yourself,

Exemple: We• Electró deposita gran “vorals” d’energia (ET) al calo. electro-magnetic (ET>10GeV)

•Per veure-ho•moveu el punter al ‘quadrat púrpura’ i clickeu-hi

Masterclass 2011 11

Exemple: We• Electró deposita gran “vorals” d’energia (ET) al calo. electro-magnetic (ET>10GeV)

•Per veure-ho•moveu el punter al ‘quadrat púrpura’ i clickeu-hi• El “quadrat” Seleccionat esdevé gris

Exemple: We• Electró deposita gran “vorals” d’energia (ET) al calo. electro-magnetic (ET>10GeV)

•Per veure-ho•moveu el punter al ‘quadrat púrpura’ i clickeu-hi• El “quadrat” Seleccionat esdevé gris

•ET es mostra aquí

Masterclass 2011 12

Exemple: WeCaracterístiques:• Electró amb alta energia “transversa”

- Sabem com identificar-los!

Exemple: WeCaracterístiques:• Electró amb alta energia “transversa”

- Sabem com identificar-los!• Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ET

miss > 10GeV)

Exemple: WeCaracterístiques:• Electró amb alta energia “transversa”

- Sabem com identificar-los!• Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ET

miss > 10GeV)

-Línia discontinua roja en la vista posterior -No es mostra si el seu valor es molt petit!-Noteu que el gruix correspon a la magnitut de ET

miss

Exemple: WeCaracterístiques:• Electró amb alta energia “transversa”

- Sabem com identificar-los!• Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ET

miss > 10GeV)

-Línia discontinua roja en la vista posterior -No es mostra si el seu valor es molt petit!

•Typicament e- i ETmiss estan ‘d’esquena’

Exemple: WeCaracterístiques:• Electró amb alta energia “transversa”

- Sabem com identificar-los!• Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ET

miss > 10GeV)

-Línia discontinua roja en la vista posterior -No es mostra si el seu valor es molt petit!

• Valor mostrat aquí

Masterclass 2011 13

següent “event”•Clickeu a ‘Next’

Masterclass 2011 14

Exemple: WCaracterístiques:

Exemple: WCaracterístiques:• Gran energia lateral perduda (ET

miss > 10 GeV)

Exemple: WCaracterístiques:• Gran energia lateral perduda (ET

miss > 10 GeV)

• 1 muó amb traça d’alt moment “lateral” o transvers (pT>10GeV)

Masterclass 2011 15

Muó: identificacióMuó: identificació• Traça al detector de muons

Muó: identificació• Traça al detector de muons • Traça al detector de traces

Masterclass 2011 16

Exemple: WCaracterístiques:• Gran energia lateral perduda (ET

miss > 10 GeV)

• 1 muó amb traça d’alt moment “lateral” o transvers (pT>10GeV)

Masterclass 2011 17

Exemple: Zee

Característiques:

2 electrons a l’ “event”

Exemple: ZeeExemple: Zee

Característiques:

2 electrons a l’ “event”•Aquí també hi ha, al voltant, altres traces de baix moment que véne d’altres fragments de la col.lisió

Masterclass 2011 18

Exemple: ZCaracterístiques:

2 muons a cada event

Exemple: ZCaracterístiques:

2 muons a cada event

Aquí:• 1 a la regió central

Exemple: ZCaracterístiques:

2 muons a cada event

Aquí:• 1 a la regió central• 1 a la regió davantera

•Partícules a la regió davantera no es veuen en la vista posterior! Només en la projecció lateral

Exemple: ZCaracterístiques:

2 muons a cada event

Aquí:• 1 a la regió central• 1 a la regió davantera

•Partícules a la regió davantera no es veuen en la vista posterior! Només en la projecció lateral• Mireu SEMPRE la vista lateral per veure la ‘foto’ sencera!

Masterclass 2011 19

Exemple: jets

Característiques:• No conté We, W, Zee, Z

Exemple: jets

Característiques:• No conté We, W, Zee, Z• Tipicament dolls o manats de partícules (jets)

Exemple: jets

Característiques:• No conté We, W, Zee, Z• Tipicament dolls o manats de partícules (jets)

•Energia depositada als calorímetres eCAL and hCAL

Exemple: jets

Característiques:• No conté We, W, Zee, Z• Tipicament dolls o manats de partícules (jets)

•Energia depositada als calorímetres eCAL and hCAL •Es poden trobar diverses traces que pertanyen a un mateix jet

Masterclass 2011 20

Recordeu: • A voltes no es obvi saber si es tracta de un jet o d’un e-

• Electró: queda parat al CALO EM,

per tant només té component electro-magnetica• Jet arriba també al CALO hadrònic,

i per tant té components electro-magnetica i hadronica

Recordeu: • A voltes no es obvi saber si es tracta de un jet o d’un e-

• Electró: queda parat al CALO EM,

per tant només té component electro-magnetica• Jet arriba també al CALO hadrònic,

i per tant té components electro-magnetica i hadronica

• Noteu també: A voltes es poden produir “jet” a més a més de bosons W (i bosons Z)

En aquest casos els esdeveniments no serien de “background” !

Recordeu: • A voltes no es obvi saber si es tracta de un jet o d’un e-

• Electró: queda parat al CALO EM,

per tant només té component electro-magnetica• Jet arriba també al CALO hadrònic,

i per tant té components electro-magnetica i hadronica

• pot haver-hi energia perduda lateral (Missing Et) però és typicament petita

Masterclass 2011 21

Exercici: Comencem!Estudieu cada esdeveniment (col.lisió) i classifiqueu-les en 5 categories

W+e+, W++, W-e-, W-- i background: Zee, Z, jetsNote: in reality there many more background events than here

Quan decideiu de quin tipus és, marqueu la caixa corresponent (,,)Una marca per esdeveniment!

Un cop analitzats els 25 esdeveniment, ja està! Calculeu els totals i feu-nos saber els resultatsSi no us en sortiu classificant TOTS i cadscun dels esdeveniments, no passa res!

Pareu allà on sigueu al final de la sessió i feu el recompte finalNo us oblideu que hi pot haver un esdeveniment de tipus Higgs (H, Heeee or Hee) en la mostra i porta premi…. Al final farem un resum de tots els resultats i analitzarem els resultats respecte a l’estructura del protó tots plegats.