 Εισαγωγή Masterclasses

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)  Δουλεύω στο CERN για το πείραμα του CMS  Έρευνα: Αλληλεπιδράσεις μποζονίων με ταυτόχρονη παραγωγή σκοτεινής ύλης στο LHC  Ομάδα: ΑΕΚ Κώστας Θεοφιλάτος

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

διασπάσεις των W/Z μποζονίων ΔιασπάσειςΤελική κατάσταση W± ➞ e± νW± ➞ e± ν 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ μ ± ν 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ τ ± ν 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) Z 0 ➞ e ± e ∓ 2 ηλεκτρόνια Z0 ➞ μ± μ∓Z0 ➞ μ± μ∓ 2 μιόνια Z0 ➞ ν νZ0 ➞ ν ν 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) Z 0 ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons)

διασπάσεις των W/Z μποζονίων ΔιασπάσειςΤελική κατάσταση W± ➞ e± νW± ➞ e± ν 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ μ ± ν 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ τ ± ν 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) Z 0 ➞ e ± e ∓ 2 ηλεκτρόνια Z0 ➞ μ± μ∓Z0 ➞ μ± μ∓ 2 μιόνια Z0 ➞ ν νZ0 ➞ ν ν 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) Z 0 ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons)

διασπάσεις των W/Z μποζονίων ΔιασπάσειςΤελική κατάσταση W± ➞ e± νW± ➞ e± ν 1 ηλεκτρόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ μ ± ν 1 μιόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ τ ± ν 1 ταυ λεπτόνιο και ελλείπουσα ενέργεια (νετρίνο) W ± ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) Z 0 ➞ e ± e ∓ 2 ηλεκτρόνια Z0 ➞ μ± μ∓Z0 ➞ μ± μ∓ 2 μιόνια Z0 ➞ ν νZ0 ➞ ν ν 2 νετρίνα (ελλείπουσα ενέργεια) Z 0 ➞ qq (hadrons) 2 κουάρκς (jets: spray of collimated hadrons) + πιθανά απροσδόκητα γεγονότα π.χ. X ➞ Z 0 Z 0

ηλεκτρομαγνητικό καλορίμετρο  e ± ➞ πλήρης απορρόφηση (κρύσταλλοι μολύβδου)

ελλείπουσα ενέργεια (κίτρινο βέλος)

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

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

διαδικασία  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” Trace Detecteur

παραδείγματα (1) μιόνιο ελλείπουσα ενέργεια ηλεκτρόνιο

παραδείγματα (2) υποψήφιο Z 0 ➞ μ ± μ ∓

παραδείγματα (3) μέτρηση ηλ. φορτίου

για να ξεκινήσετε (1)  Κάθε ομάδα θα ανοίξει δύο καρτέλες στο Firefox  Λογισμικό απεικόνισης & καρτέλα καταγραφής αποτελεσμάτων:   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.

για να ξεκινήσετε (2)  Κάντε κλικ στο εικονίδιο για μια εγκάρσια όψη  Ελέγξτε οτι το πεδίο “Drift 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 “Ιnstructions 2013"  Για την μετάβαση στο επόμενο γεγονός πατήστε το

σημαντικό  Μην διστάσετε να μας ζητήσετε βοήθεια!

 Ανάλυση αποτελεσμάτων Συζήτηση

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

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

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

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