1 / 24

_____________________________________________________________________

____________________________________________________. . _________________________________________________________________. _____________________________________________________________________. . _______________________________________________. Rekonstrukcija mase kvarka t na LHC:

milt
Download Presentation

_____________________________________________________________________

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ____________________________________________________ • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Rekonstrukcija mase kvarka t na LHC: ko QCD pokaže zobe Liza Mijović Odsek za eksperimentalno fiziko osnovnih delcev (F9) Mentor: doc. dr. Borut Paul Kerševan

  2. ____________________________________________________ Uvod • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • LHC = Veliki hadronski trkalnik • Large Hadron Collider (trkalnik p-p), CERN • začetek delovanja: 2007 • težiščna energija trkov > sedaj delujoči pospeševalniki • a natančnejša meritev mase kvarka t • Natančnost meritve mase kvarka t: • omejuje : QCD= kvantna kromodinamika • Quantum ChromoDynamics, teorija močne interakcije • Kromodinamski procesi: - omejujejo natančnost meritve mase kvarka t - težaven opis ZATO: REKONSTRUKCIJA MASE KVARKA T NA LHC : KO QCD POKAŽE ZOBE

  3. ____________________________________________________ Pomen mase kvarka t • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Natančno znana masa kvarka t : Teoretično: interakcija SM delca s Higgsovim bozonom a masa SM delcev Eksperimentalo: Higgs = neopažen Omejitev mase Higgsa: mt vs mw , podatki različnih eksperimentov

  4. ____________________________________________________ Cilj in organizacija seminarja • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Cilj seminarja = opisati kromodinamska procesa : • sevanja začetnega stanja (Initial State Radiation - ISR), • sevanja končnega stanja (Final State Radiation - FSR). • Ker : prisotna pri vseh trkih na LHC ! • opis : računalniški model • predstavitev njunega vpliva na primeru meritve mase kvarka t na LHC. • Prvi del: • osnovni podatki o LHC in detektorju ATLAS • način rekonstrukcije kvarka t • Drugi del: • predstavitev ISR in FSR • njun (predviden) vpliv na meritev mase kvarka t

  5. ____________________________________________________ Veliki hadronski trkalnik - LHC • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ CERN = Evropska org. za jedrske raziskave (Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire) LHC: obseg: 27 km začetek delovanja: 2007 trki proton-proton 14 TeV (>1.8 TeV, Tevatron) 4 eksperimenti: ALICE ATLAS CMS LHCb

  6. ____________________________________________________ Detektor ATLAS (AToroidal LHC AparattuS) • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Rekonstrukcija: • nastali delci, ki • interagirajo • z detektorjem. • podatki: • gibalna količina • energija • naboj (...). Komponente: Magnetni sistem - siva Notranji sledilni sistem (tracker) - zelena Kalorimeter (elektromagnetni in hadronski) - rdeča Mionski spektrometer - modra

  7. ____________________________________________________ Segmenti detektorja • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Identifikacija delcev: interakcije z različnimi segmenti

  8. ____________________________________________________ Standardni model in kvarki • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Fermioni Bozoni Mase kvarkov: mu 3 MeV md 6 MeV mc 1.3 GeV ms 0.1 GeV mt 173 GeV mb 4.2 GeV Kvark t je najtežji izmed kvarkov standardnega modela. Trenutno znana masa: Željena natančnost na LHC: dmt=1 GeV

  9. ____________________________________________________ Kako stehtati kvark t na LHC • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Najprimernejši = dogodki, kjer nastaja par • Natančna meritev mase kvarka t: • dovolj energije (ELHC =14 TeV >> mt~170 GeV ) • dovolj veliko število trkov protonov = velika luminoznost protoni : par : a LHC vs Tevatron : x 100, L : x 100 a : x 10000 Na LHC statistična napaka ni pomembna omejitev natančnosti meritve mase kvarka t!

  10. ____________________________________________________ Razpad para • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ hadronski semileptonski dileptonski Kako dobiti maso kvarka t:

  11. ____________________________________________________ Kvantna kromodinamika (QCD) • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • QCD: močna sila • 3 vrste barvnega naboja • nosijo ga kvarki in gluoni • gluoni = nosilci močne interakcije • g imajo barvo a g – g interakcije Pomembna lastnost = asimptotična svoboda QCD : Sila med kvarki z razdaljo ne pada ! a • majhne razdalje (velike energije) : kvarki ~ prosti • velike razdalje (majhne energije) : kvarki = vezani Kvarki so vezani v hadrone a ne vidimo prostih kvarkov !

  12. ____________________________________________________ Trk protonov - 1 • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Protoni = sestavljeni: • valenčni kvarki a kvantno število protona • vendar: kvark lahko seva gluone, gluon razpade v pare qq • poleg valenčnih kvarkov so v protonu tudi gluoni in t.i. morski kvarki (kvarki + gluoni = partoni) _ LHC :10 % q - q 90 % g - g

  13. ____________________________________________________ QCD pokaže zobe • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Ali način nastanka para vpliva na meritev mase t ? DA! Kromodinamski procesi vplivajo na kinematiko in povzročajo težave pri rekonstrukciji sami (dodatni pljuski). Nadaljevanje: • matematični opis sevanja gluonov • opis dogodka z upoštevanjem sevanja gluonov ...

  14. ____________________________________________________ Razvoj partonov • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Razvoj partonov = odvisen od kar. časa interakcije :. x, y = delež gibalne količine protona = verjetnost: parton i, z deležem g.kol. x Altarelli – Parisi enačba : = sklopitvena konstanta močne interakcije = faktor pretvorbe i g l = parameter modela a razlike modelov !

  15. ____________________________________________________ Trk protonov - 2 • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Trk protonov = trk njunih partonov. Ampak: partoni lahko sevajo gluone! Sevanje pred trkom = sevanje začetnega stanja (ISR)

  16. ____________________________________________________ Trk protonov - 2 • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Sevanje po trku = sevanje končnega stanja (FSR)

  17. ____________________________________________________ Trk protonov - 3 • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Večkratne interakcije : ... s svojim ISR in FSR !

  18. ____________________________________________________ Trk protonov - 4 • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Partoni se oddaljujejo a močna sila narašča : Močna sila povezuje tudi partone iz ISR in FSR. Energijsko ugodno: partoni a hadroni (hadronizacija) Hadrone zaznamo z detektorjem.

  19. ____________________________________________________ Kromodinamske omejitve dmt • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Sevanje zač. in konč. stanja motita rekonstrukcijo kvarka t: Predlagane ocene dmt (ISR, FSR vključena / izključena):

  20. ____________________________________________________ Kako oceniti dmt ? • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Problem: podatkov ni & rezultati = odvisni od energije trka • Rešitev: računalniška simulacija trka & detekcije • Trk: Monte Carlo generator trka (Pythia, Herwig) : Monte Carlo : verjetnost izida a naključna števila • - trk partonov • - sevanje začetnega in končnega stanja • - večkratne interakcije • - hadronizacija • - ... • Simulacija detektorja (GEANT) : Simulacija odziva detektorja na dogodek, ki ga je zgeneriral Monte Carlo generator. - tvorba pljuskov - ...

  21. ____________________________________________________ Različni mt za različna generatorja • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Monte Carlo model trka : • analitični izračun / opis • fenomenološki modeli s svojimi parametri • - skala interakcije in njene meje za ISR in FSR • - model večkratnih interakcij • - model hadronizacije • - ... • Masa kvarka t za različna MC modela trkov: • Herwig – Pythia : dmt ~ 2 GeV • Isti razpadni kanal, enaka rekonstrukcija, detektor ATLAS ... ? a različni fenomenološki modeli • Herwig – Pythia (spremenjen FSR): dmt ~ 0.1 GeV • Spreminjanje parametrov FSR a ujemanje!

  22. ____________________________________________________ Pomen Monte Carlo ocen dmt • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ Ali so trenutne ocene dmt zaradi ISR – FSR pravilne ? Različni Monte Carlo modeli: ISR, FSR : dmt ~ nekaj GeV Vendar: možno = doseči ujemanje s spreminjanjem parametrov ISR in FSR modelov vrednosti parametrov modelov : eksperimentalni podatki

  23. ____________________________________________________ Ostale omejitve dmt • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Kako velike so kromodinamske omejitve glede na ostale • omejitve natančnosti rekonstrukcije mase kvarka t? • Primer: semileptonski razpadni kanal, leptonski del • ( ) : • energijska skala pljuskov : lahki kvarki: dmt = 0.2 GeV kvarki b : dmt = 0.7 GeV • fragmentacija kvarkov b : dmt = 0.1 GeV • procesi, ki jih narobe identificiramo kot razpad ( npr. ) : dmt = 0.1 GeV • Sevanje zač. in konč. stanja : dmt 0.1 GeV in 0.5 GeV aEnergijska skala pljuskov in sevanje zač. in konč. stanja = glavne omejitve natančnosti meritve mase kvarka t.

  24. ____________________________________________________ Povzetek • . _________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ • . _______________________________________________ • Pri trkih protonov na LHC bodo prisotni tudi procesi, ki jih moramo opisati s QCD, na primer : • sevanje začetnega stanja (ISR) • sevanje končnega stanja (FSR) • hadronizacija (fragmentacija) ... • opis: težaven • pravilno upoštevanje: velikokrat zelo pomembno • Primer: masa kvarka t: • Trenutno: • Načrtovano: dmt= 1 GeV, ISR & FSR ~ 0.1 GeV in 0.5 GeV • NA LHC POTREBUJEMO ZELO DOBRE MODELE • KROMODINAMSKIH PROCESOV IN NJIHOVO • USKLAJEVANJE S PODATKI !

More Related