Introducció a l’ Exercici pràctic

1. Introducció a l’ Exercici pràctic Objectius de l’exercici • Identificar electrons, muons, neutrinos al detector ATLAS • Tipus d’Esdeveniments –Events- (“particules produides en una colisió”) • We • W • Zee • 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 • Heeee, Hmmm, or Heem • Hi haurà un petit obsequi per a qui trobi aquest esdeveniment !!! Per fer aquest exercici us caldrà usar el visualitzador Atlantis-Minerva

2. 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) Principi de un experiment en un col.lidor

3. How it works…

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. Neutrins només es detecten indirectament via ‘missing energy’ (energia perduda), que no s’ha mesurat als calorímetres • Detector de muons • Mesura càrrega i moment lineal dels muons

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

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

7. 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 • Cap ‘traça’ als altres detectors (l’electró es ‘para’ al eCAL) • Exemple: We • 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 • Traça al detector de traces davant de la cascada que hi ha al calorimetre • 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)

8. Exemple: We • 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 • Exemple: We • 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: We • Traça d’ electró al detector de traces té grans “vorals” o moment lineal en la direcció transversa (pT>10GeV) • Per veure-ho...,

9. Example: We • 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: We • 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

10. Exemple: We • 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 • Example: We • Electron deposits large “side-ways” energy (ET) in electro-magnetic calorimeter (ET>10GeV) • To see this yourself,

11. Exemple: We • 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: We • 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

12. Exemple: We • Característiques: • Electró amb alta energia “transversa” • -Sabem com identificar-los! • Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ETmiss > 10GeV) • Línia discontinua roja en la vista posterior • No es mostra si el seu valor es molt petit! • Valor mostrat aquí • Exemple: We • Característiques: • Electró amb alta energia “transversa” • -Sabem com identificar-los! • Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ETmiss > 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: We • Característiques: • Electró amb alta energia “transversa” • -Sabem com identificar-los! • Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ETmiss > 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 ETmiss • Exemple: We • Característiques: • Electró amb alta energia “transversa” • -Sabem com identificar-los! • Exemple: We • Característiques: • Electró amb alta energia “transversa” • -Sabem com identificar-los! • Neutrins es measuren indirectament via gran energia transversa perduda “missing transverse energy (ETmiss > 10GeV)

13. següent “event” • Clickeu a ‘Next’

14. Exemple: W • Característiques: • Gran energia lateral perduda (ETmiss > 10 GeV) • Exemple: W • Característiques: • Gran energia lateral perduda (ETmiss > 10 GeV) • 1 muó amb traça d’alt moment “lateral” o transvers (pT>10GeV) Exemple: W Característiques:

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

16. Exemple: W • Característiques: • Gran energia lateral perduda (ETmiss > 10 GeV) • 1 muó amb traça d’alt moment “lateral” o transvers (pT>10GeV)

17. Exemple: Zee • 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 Exemple: Zee Exemple: Zee Característiques: 2 electrons a l’ “event”

18. Exemple: Z • Característiques: • 2 muons a cada event • Aquí: • 1 a la regió central • Exemple: Z • Característiques: • 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: Z • Característiques: • 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! Exemple: Z Característiques: 2 muons a cada event

19. Exemple: jets • Característiques: • No conté We, W, Zee, Z • Tipicament dolls o manats de partícules (jets) • Energia depositada als calorímetres eCAL and hCAL • Exemple: jets • Característiques: • No conté We, W, Zee, 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 • Exemple: jets • Característiques: • No conté We, W, Zee, Z • Tipicament dolls o manats de partícules (jets) • Exemple: jets • Característiques: • No conté We, W, Zee, Z

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 componentselectro-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 componentselectro-magnetica i hadronica • pot haver-hi energia perduda lateral (Missing Et) però és typicament petita • 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 componentselectro-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” !

21. Exercici: Comencem! • Estudieu cada esdeveniment (col.lisió) i classifiqueu-les en 5 categories • W+e+, W++, W-e-, W-- i background: Zee, Z, jets • Note: 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 resultats • Si 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 final • No us oblideu que hi pot haver un esdeveniment de tipus Higgs (Hmmm, Heeee or Heem) 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.