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Identificando Partículas

Para analizar las colisiones protón-protón que el programa muestra tienes que conocer como identificar electrones (así como positrones), muones (y antimuones), neutrinos, y partículas hadrónicas y jets en el visualizador del suceso. La galería de fotos te mostrará como funciona la identificación de partículas.



  • Esta signatura es generada por un electrón. La partícula ha dejado una traza (rojo) en el detector interno (por lo tanto transporta carga eléctrica) y ha depositado toda su energía dentro del calorímetro electromagnético ya que es en el único en el que puedes encontrar depósitos. Esto se puede ver en las pequeñas cajas amarillas en el interior de las estructuras verdes luminosas que representan el calorímetro electromagnético. Como no hay entradas en el calorímetro hadrónico ni en las cámaras de muones es un electrón o un positrón.
  • El mismo suceso en la vista frontal. La traza atraviesa los tres detectores internos y las pequeñas cajas amarillas de los depósitos en el calorímetro electromagnético se pueden reconocer fácilmente
  • La vista de lado muestra lo mismo. Si combinas ambas vistas de lado y frontal tendrás una impresión espacial del suceso. Esto es un entrenamiento excelente para tu mente
  • ¿Cómo puedes decidir si es un electrón o un positrón?. En la barra de herramientas de MINERVA encontrarás una mano con un dedo índice apuntando (marco rojo). Pulsando esta opción puedes escoger una traza de una partícula del visualizador del suceso (pulsnado de nuevo en ella). Entonces verás la información en la ventana inferior derecha. Esta información contiene, por ejemplo, los valores medidos de las componentes espaciales del momento (Px,Py,Pz) y el momento transverso (PT). En la figura siguiente verás la información de esta ventana
  • Esta es la información mostrada para la traza seleccionada. Las tres primeras variables dan el momento transverso (pT), la pseudo-rapidez &eta y el ángulo azimutal φ. Las dos últimas variables dan información acaerca de la dirección de vuelo de la partícula. El siguiente triplete de variables (Px, Py, Pz) representa la misma información pero en coordenadas cartesianas. Después está la carga eléctrica perteneciente a la traza seleccionada (Carga: aquí -1). “-1” significa que la particula está eléctricamente cargada negativamente. “1” significa lo opuesto: cargada eléctricamente positivamente. Podemos identificar nuestra particula escogida como electron. El último pedazo de información es el aislamiento. Es una medida de cuán bien está la traza aislada del resto del suceso. Un valor 0 significa que no hay trazas en la vecindad de la traza seleccionada y que está muy bien aislada. Valores usuales para trazas bien aisladas van de 0 a 0.3.


  • En este suceso se observa una traza (naranja) en el detector interno, pequeñas deposiciones de energía en los calorímetros electromagnético y hadrónico (mostrados por pequeñas cajas amarillas en el interior de estructuras rojas y verde-luminosas), y pequeñas trazas ( naranja) en las cámaras de muones. Es un muón ( o un anti-muón) que es la única partícula capaz de atravesar el detector completo y dejar, por lo tanto, señales en todas las capas.
  • En esta vista aumentada, pueden verse las trazas naranja en las cámaras de muones muy claramente.
  • En la vista lateral las trazas individuales en las cámaras de muones están representadas por cruces naranja. Todas las cruces en el interior de una cámara están conectadas por una línea naranja, que simboliza la traza del muón en esta cámara. Conectando mentalmente todas las trazas naranjas te mostrará el recorrido del muón a través de la capa externa del detector ATLAS
  • ¿Muon o antimuon?. Los mismos procedimientos descritos para el electrón/positrón nos proporciona el resultado: En esta visualización, se muestra un muon (carga = -1)


  • ¿Cómo reconocer un neutrino?. Los neutrinos no interactúan con niguno de los componentes del detector ATLAS. Ni con el detector de trazas, ni con los calorímetros, ni con las cámaras de muones. ¿Cómo puede detectarse lo que no se ve?. Como todos los quarks y gluones se mueven a lo largo del eje del haz antes de la colisión protón-protón, todas sus componentes de velocidad perpendiculares al haz, y por tanto el llamado momento transverso total es nulo. Debido a la conservación del momento, el momento transverso total (la suma vectorial de los momentos transversos de todas las partículas del suceso) ha de ser cero también tras la colisión. Si la medida contradice ésto, se asume que partículas llevando momento transverso dejan ATLAS sin ser detectadas ( por ejemplo, uno o más neutrinos que tienen (la suma de ellos) exactamente este momento transverso) .
  • En el detector ATLAS, el momento transverso faltante se determina a partir de la energía depositada en los calorímetros. Cuando no hay balance dentro de esta distribución de energía, lo que se denomina momento transverso faltante, se sugiere que se ha producido un neutrino durante la colisión. Hay dos modos de mostrarlo con MINERVA: 1. El valor del momento transverso faltante es mostrado en el lego plot (en la parte superior derecha, busca "Missing ET"), y una línea a rayas roja mostrada en la vista frontal. Esta línea muestra la dirección del imbalance de energía. El espesor de la línea es una medida del valor del momento transverso faltante.
  • En este suceso, un electrón y un neutrino se produjeron casi exclusivamente. Como estas dos partículas son prácticamente las únicas producidas, el momento transverso total se divide entre ambas a partes iguales, debido a la conservación del momento. Es por ello que el neutrino vuela en dirección casi opuesta al electrón. El momento transverso faltante relacionado sepuede leer del lego plot o tecleando en la línea a rayas. La anchura de la línea roja a rayas, gruesa, indica la existencia de una o más partículas invisibles, como neutrinos, por ejemplo. Momentos transversos faltantes pequeños, de aproximadamente 10-20 GeV ( líneas a rayas rojas finas) pueden ser debidas, también, a incertidumbres en la medida del detector.


  • En esta visualizador se muestran jets. Cada jet consiste en un manojo de varias partículas. Las partículas con carga eléctrica causan trazas en el detector interno, mientras que las neutras no lo hacen. Si extrapolas las trazas verás muchas entradas en los calorímetros. Otras deposiciones cercanas no pueden asignarse a trazas porque son causadas por partículas eléctricamente neutras. Especialmente en el calorímetro hadrónico hay muchas entradas. Esto se explica por el modo en que se forman los jets. Cada jet es el resultado de un gluon, quark o antiquark, lanzados del protón durante la colisión. Grandes cantidades de energía están en juego, a fin de sobreponerse a las enormes fuerzas de enlace que unen a gluones y (anti-)quarks en el protón. Una parte de esa energía se emplea en formar nuevos pares quark-antiquark que se mueven en la misma dirección aproximadamente y se enlazan entre sí para formar nuevas partículas "llamadas hadrones". Estos hadrones constituyen los jets que son mostrados cmo conos grises en esta imagen, a fin de reconocerlos más fácilmente
  • Ten en cuenta: Las partículas que vuelan, causan trazas en el detector interno y tienen entradas en el calorímetro electromagnético y epecialmente en el hadrónico, pueden ser atribuidas a quarks, antiquarks y gluones y se llaman jets