Identificando partículas
Para analisar as colisões protão-protão mostradas no programa, você deve aprender a identificar electrões (e positrões), muões (e anti-muões), neutrinos ou anti-neutrinos, a hadrões e jactos no visualizador de acontecimentos. Irá ser elucidado neste tópico através de uma galeria de imagens.
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Como é que podemos reconhecer um neutrino (ou anti-neutrino)? Os neutrinos e anti-neutrinos não interagem com nenhuma componente do Detector ATLAS. Nem com os detectors de traços, nem com os calorímetros, nem com as câmaras de muões. Como é que então podemos reconhecer algo que não podemos "ver"? Como todos os quarks e gluões, constituintes dos protões, se movem num tubo de feixe antes da colisão protão-protão, as suas componentes de momento linear perpendiculares ao tubo de feixe são desprezáveis. A sua soma é próxima de zero. Como o momento linear total se conserva, a soma de todas as componentes de momento linear perpendiculares ao tubo de feixe (momento linear transverso, PT), após a colisão, também tem de ser zero. Se a medida contradiz esta propriedade (momento transverso em falta), ou foram produzidas partículas invisíveis para o Detector ATLAS (neutrinos e neutrinos, por exemplo), ou partículas transportando momento transverso deixaram ATLAS sem serem detectadas ou que ATLAS não consegue medir.
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No Detector ATLAS, o momento transverso em falta é determinado pela energia depositada nos calorímetros. Quando o momento transverso total é diferente de zero, o que é chamado de energia transversa em falta (MET - "Missing Energy Transverse"), isto é indicação de que um neutrino foi produzido na colisão. Há dois modos em que isto é mostrado em MINERVA: 1. pelo valor de MET no écran superior direito com uma moldura cinzenta, e 2. pela linha vermelha a tracejado na vista transversal. Esta linha marca a direcção da energia em falta, e a sua espessura dá uma medida do valor da energia transversa em falta.
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Neste acontecimento, foram produzidos quase exclusivamente um electrão e um anti-neutrino. Como estas duas partículas são as únicas produzidas, a energia transversa total é praticamente dividida ao meio entre estas duas partículas, devido à conservação do momento linear. Esta é a razão pela qual o anti-neutrino, com a sua fracção significativa de energia escapa-se praticamente na direcção e sentido oposta à do electrão. A energia transversa em falta correspondente é representada nesta direcção e sentido como uma linha tracejada a vermelho e grossa se o valor em falta for elevado, indicativa da produção de uma ou mais partículas invisíveis, como por exemplo os neutrinos e anti-neutrinos. Uma linha tracejada a vermelho e fininha, associada a valores baixos do momento transverso em falta, 10-20 GeV, pode ser devida a incertezas na medida pelo detector do momento linear das partículas.
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Neste acontecimento são mostrados jactos de partículas. Cada jacto corresponde a um conjunto de partículas. As partículas carregadas electricamente provocam traços no detector interno, enquanto as partículas neutras só deixam sinal nos calorímetros
(excepto os neutrinos e anti-neutrinos). Se extrapolarmos os traços até aos calorímetros irá encontrar vários depósitos de energia nos calorímetros. Outros depósitos de energia nos calorímetros podem não ser associados a traços, porque foram provocados por partículas electricamente neutras. O calorímetro hadrónico em particular tem bastantes depósitos de energia. Isto porque cada jacto de partículas é o resultado da ejecção de um gluão, quark, ou anti-quark energéticos, resultantes da colisão dos protões. Grande parte da energia destes quarks ou gluões é convertida em novos pares quark-anti-quark ou gluões que se materializam em novos pares quark-anti-quark, todos aproximadamente na mesma direcção e sentido dos quarks ou gluão originais, e que se ligam para formar novas partículas, que se designam por hadrões (hadrão é o nome que se dá às partículas constituídas por quarks e gluões, que sofrem interacção forte). Estes novos conjuntos de partículas constituem os chamados jactos de partículas que se mostram na imagem, e que têm um fundo cinzento nesta imagem, para serem mais facilmente reconhecidos.
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Lembre-se: partículas que se agrupam, provocam traços no detector interno e têm depósitos vários de energia no calorímetro electromagnético e especialmente no calorímetro hadrónico, podem ser associadas à produção de quarks, anti-quarks, e/ou gluões, e os grupos de partículas são chamados de jactos.