Identyfikacja cząstek
Przed analizą zderzeń proton-proton wyświetlanych przez program HYPATIA, trzeba wiedzieć jak identyfikować cząstki i rozróżniać w detektorze ich typy. W tym rozdziale poznamy jak zidentyfikować elektrony (i pozytrony), miony (i antymiony), fotony, neutrina i inne, bardziej skomplikowane cząstki - hadrony, podobne do protonów - które często pojawiają się jako strumienie cząstek (dźety od ang. jet).
Klikając na obrazki dowiesz się więcej o identyfikacji elektronów, mionów, fotonów, neutrin i dżetów.
-
Jak rozpoznać neutrino? Neutrina nie oddziałują nawet w jednym elementem detektora ATLAS, ani tym detektorze wewnętrznym, ani w kalorymetrach, ani w komorach mionowych. Jak więc wykryć coś, czego nie możemy zobaczyć? Przed zderzeniem proton-proton wszystkie kwarki i gluony w protonach poruszają się wzdłuż osi wiązki i wszystkie składowe ich prędkości prostopadłe do osi są bliskie zeru, a wiec całkowity pęd poprzeczny jest równy zeru. Dzięki zasadzie zachowania pędu także i po zderzeniu całkowity pęd poprzeczny (suma wektorowa pędów poprzecznych wszystkich cząstek) jest zerowy. Jeśli z pomiarów wynika coś innego, może oznaczać to, że produkowane są cząstki niewidoczne w detektorze (jedno lub więcej neutrin o pędzie poprzecznym takim jak brakujący), że jakieś inne cząstki opuściły detektor ATLAS bez ich zarejestrowania lub, że w detektorze dokonywane są niedokładne pomiary.
-
W detektorze ATLAS brakujący pęd poprzeczny jest określany na podstawie energii zarejestrowanej w kalorymetrach. Niezrównoważenie tej energii - nazywane brakującą energią poprzeczną (ang. Missing ET) - sugeruje produkcję neutrina. Są dwa sposoby na pokazanie tego w programie HYPATIA: 1. Jako wartość Missing ET w prawej górnej części okna, w szarej ramce, 2. Jako czerwoną przerywana linię na widoku od strony wiązki. Ta linia pokazuje kierunek niezrównoważonej energii, a jej grubość odpowiada wielkości energii.
-
W tym przypadku elektron i neutrino są jedynymi wyprodukowanymi cząstkami o dużej energii, dlatego zgodnie z zasadą zachowania pędu całkowity pęd poprzeczny jest podzielony miedzy nimi. Neutrino wylatuje więc prawie dokładnie w przeciwnym kierunku niż elektron. Brakująca energia jest pokazana na obrazie przypadku jako gruba przerywana czerwona linia skierowana zgodnie z brakującym pędem i wskazuje na istnienie jednej lub kilku niewidocznych cząstek, np. neutrin. Mniejszy brakujący pęd poprzeczny rzędu 10-20 GeV (wyświetlany jako cienka przerywana czerwona linia) może być wynikiem niedokładności pomiarowych detektora.
