Gabriela Tarjányiová

Žilina, marec 2009

Úvod k počítačovému cvičeniu

5th International Particle

Physics Masterclasses

2009

LOGO 2

Úvod k počítačovému cvičeniu

LOGO 3

Cieľ cvičenia : 1. Zmerať vetviace pomery Z0

Vetviace pomery hovoria o tom, ako často sa bozón Z0 rozpadá na rôzne typy častíc.

Prípady rozpadu bozónu

Z0 :

... 5

... 5

... 5

... 86

.......

Teoretické hodnoty pre vetviace pomery bozónu

Z0

3,6%

3,6%

3,6%

69,9%

20%

0

0

0

0

0

Zee

qqZee

ττZee

μμZee

eeΖee

+

++

++

++

++

neutrínaVýsledky z tohto cvičenia ........

na zmeranie väzbovej konštanty silnej interakcie.

LOGO 4

Teoretické hodnoty pre vetviace pomery Z častíc:

Rozpady leptónov Vetviace pomery

2 neutrína 20 %2 elektróny 3,67 %2 mióny 3,67 %2 tau častice 3,67 %

Rozpady kvarkov Vetviace pomery*

Celkovo 69,9 %2 jety ~ 40 %3 jety ~ 24 %4 a viac jetov ~ 6 %

*Hodnota zo Štandartného modelu je iba celkový vetviaci pomer. Čísla inividuálnych vetviacich pomerov pre udalosti s odlišným počtom jetov sú experimentálne hodnoty.

LOGO 5

Ako sú častice detekované v subdetektoroch?

Na obrázku je schématicky znázornené ako sú rôzne častice detekované v štyroch rozdielnych poddetektoroch: zo stredu detektora (smerom k ľavému okraju obrázku), častice prejdú dráhovým detektorom, potom elektromagnetickým a hadrónovým kalorimetrom a následne miónovým detektorom (na pravom okraji obrázku).

LOGO 6

Cieľ cvičenia :

2. Zmerajte väzbovú konštantu silnej interakcie

Keď sa Z-častica rozpadá na dva kvarky, existuje istá pravdepodobnosť, že jeden z kvarkov vyžiari gluón. Táto pravdepodobnosť je úmerná väzbovej konštante silnej sily αs.

Pomocou počítania ako často vzniká gluón pri rozpade Z-častice môžeme zmerať väzbovú konštantu silnej interakcie.

Vieme zmerať väzbovú konštantu αs pomocou použitia WIRED, aby sme určili pomer Z-rozpadov na dva a tri jety. Silná väzbová konštanta sa potom vypočíta podľa rovnice:

N2-jets a N3-jets - počet prípadov

s dvoma, resp. troma jetmi

k - konštanta, ktorá závisí od

počítačového programu

použitého na spájanie častíc

do jetov.

- Zpom)erovetviacich (výpoèvýpo cvièvièe júcepredchádza dokonèoko u steAk rovnice. spomínanej itímpou potom a jetmi tromaa dvoma s prípadov stvamno spoèpoèíta s konštantu väzbovú sami urèr etemô Teraz

jets

jetss N

Nk

2

3

LOGO 7

Cieľ cvičenia :

2. Zmerajte väzbovú konštantu silnej interakcie

k konštanta závisiaca od počítačového programu použitého na spájanie

častíc do jetov,

Procedúra vzniku jetov závisí od parametra d (alebo djoin), ktorý závisí od hybnosti a smeru výletu častíc. Pre dané d môžete hodnotu k odčítať z tohto grafu.

Pre prípady použité vo WIRED máme d = 5 GeV/c.

LOGO 8

Analýza obrázkov

WIRED ,

interaktívne a virtuálne laboratórne prostredie pre časticové zrážky, zaregistrované detektorom DELPHI v Cern-e

Získané informácie :Získané informácie :• hodnoty energie, hybnosti častíc hodnoty energie, hybnosti častíc • typy častíctypy častíc

LOGO 9

Ako pracovať s WIRED?

LOGO 10

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

eeΖee ++ 0

LOGO 11

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

μμZee ++ 0

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

LOGO 12

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

qqZee ++ 0

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

LOGO 13

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

qqZee ++ 0

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

LOGO 14

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

ττZee ++ 0

17% tau sa rozpadáva na elektrón (ktorý môžeme zachytiť detektorom) a neutrína (ktoré nevidíme):

17% tau sa rozpadáva na mión (ktorý môžeme zachytiť detektorom) a neutrína (ktoré nevidíme):

66% rozpadov tau produkuje neutríno a jeden alebo viac hadrónov. V 50% prípadov sa vytvorí jeden nabitý hadrón a vo zvyšných 16% vzniknú tri nabité hadróny.

Ako identifikovať prípady obsahujúce pár častica–antičastica (Z0 rozpad)

– -> + e– +e

– -> + – +

– -> + hadróny

LOGO 15

oba tau sa rozpadli na elektrón a neutrína

LOGO 16

oba tau sa rozpadli na hadrón a neutrína

LOGO 17

jeden tau sa rozpadol na elektrón a druhý na hadrón

LOGO 18

oba tau sa rozpadli na mion

LOGO 19

..... ideme identifikovať častice .....