CMS Masterclass WZH Ölçümü
DE EN FR HE HU IT JP
NL PL PT RU SP TR ZH
Farklı işaretleri içeren olayları:
  • W, Z ve Higgs Bozonu adaylarından ve diğer süreçlerin adaylarından en iyilerini belirlemek,
  • W+ adaylarını W- adaylarından ayırt etmek,
  • elektronlara bozununumları muonlara bozunumlardan ayırt etmek,
  • anahtar oranları elde etmek,
  • ve 2-lepton ve 4-lepton olaylarının kütle grafiğini elde edebilmek.
için inceleyeceksiniz.

Arkaalan

Bir W veya Z bozonu bozunduğunda, lepton adı verilen iki parçacık üretilir. Elektronlar, muonlar ve nötrinolar lepton olarak adlandırılır. Dolayısıyla bunların anti parçacıkları da leptondur.

Z bozonu yüksüz olduğu için zıt yüklü iki leptona bozunabilir (mesela e+ ve e-‘ye). W bozonu + veya - yüke sahip olabileceği için bir elektrona (veya bir muona) ve bir nötrinoya bozunur. Bu konu daha derine de götürülebilir fakat şimdilik bu bizim için yeterli bir bilgidir.


Bir Higgs bozonunun birkaç bozunum çeşidi vardır. Sizler daha çok Higgs bozonunun iki Z’ye bozunduğu durumları göreceksiniz.

Tek-lepton olayları (bir lepton izi ve kayıp momentum)

CMS’teki proton-proton çarpışmalarında bir W+ ya da W- üretildiğinde hemen bozunur. Bozunum noktasında ortaya çıkan iki lepton (elektron ya da muon ve nötrino) demet borusundan ayrılıp dedektöre doğru yönelir.

Bu elektronlar ve muonlar en iç kısımdaki iz sürücülerde iz bırakırlar. Bu izler CMS’in güçlü manyetik alanının etkisi altında olay görüntüsüne x-y düzleminde bakılmak şartıyla, artı yükler saat yönüne doğru, eksi yüklerse saat yönünün tersine doğru olacak şekilde bükülürler. Nötrinolar dedektörde görünmezler; fakat sistemdeki kayıp momentum mor bir iz ile gösterilir ve genelde nötrinoyla ilişkilendirilir.

Daha yakından incelemek için soldaki resmi seçin. İki olayda da “kayıp momentum” vektörünü bulabildiniz mi? Her birinde diğer izin eğriliğine dikkatlice bakın. Hangisi bir W+ ya da W- parçacığının bozunumuna benziyor? A Olayındaki kısa yeşil iz bir elektronu işaret eder. B Olayındaki kırmızı ve daha uzunca olup kırmızı kutulara kadar ilerlemiş iz ise muonu işaret eder.

İki-lepton olayları (aynı çeşit iki lepton izi)

CMS’te bir Z bozonu üretildiğinde o da hemen bozunur. Bu sefer iki lepton da ya muon ya da elektron çiftine bozunur (μ-μ+) veya (e-e+). Nötrino üretilmez, dolayısıyla kayıp bir momentum gözlenmez. Aslında, bir olayda bu bahsettiklerimizden çok daha fazlası gerçekleşir ve dedektör birçok şeyi kaçırabilir. Sonuç olarak da gerçekte olmasa bile dedektörümüz bize kayıp bir momentum olduğunu söyleyebilir.

Daha yakından incelemek için soldaki resmi seçin. Hangileri bir Z’nin muonlara bozunmasına benziyor? Ya da elektronlara? Hangisi bir W olayı olabilir? Bir W adayını biraz kayıp enerjisi olabilecek bir Z adayından nasıl.

Bir dört-lepton olayini elde etmenin birkaç yolu vardir. Biz bunlardan ikisiyle ilgileniyoruz
  • Bir Higgs bozonu iki Z’ye bozunur. Z bozonları da yukarıda belirtilen bozunumları gerçekleştirerek iki muon çifti (2 x μ-μ+), iki elektron çifti (2 x e-e+), ya da bir muon ve bir elektron çifti (μ-μ+e-e+) oluşturarak 4 tane lepton izi oluştururlar.
  • HVerimizde bulabileceğimiz diğer parçacık kombinasyonları.

Daha yakından incelemek için soldaki resmi seçin. Bu iki olayda birer Higgs adayı. Birisinde, Higgs iki fotona bozunmuş durumda (izi olmayan ECAL’deki iki yeşil enerji kulesi). Diğeri” ise Higgs’in muhtemel bir Z bozunumu (bu durumda Z hemen iki elektrona bozunuyor). Sizce hangisi hangi durum?



iSpy-webgl’daki Olay Bileşenleri


Her olay için ışın ekseni silindirik tel kafesler şeklinde gösterilmiş ECAL ve HCAL detektörlerinin eksenidir. Hangisi daha iyi bir W adayı? Ya da daha iyi bir Z adayı? Her iki olayda çarpışma ve parçacık bozunumları nerede gerçekleşiyor?


Başlamadan Önce

iSpy ve CIMA konusunda bilgi sahibi değilseniz:
Olaylari Analiz Edin

Bu çalışmayı gerçekleştirmek için: ile çalışmanız gerekli.

Siz ve arkadaşınız olay görüntülerini inceleyip yorumlayıp gözlemlerinizi bir çizelgeye kaydetmelisiniz. Çizelge anahtar oranları ve Z bozonu adaylarının kütlelerini hesaplamanızda yardımcı olacaktır. Masterclass’ın yapıldığı bütün Enstitülerinden alınan kütle verileri birleştirilip bir histograma dönüştürülecektir. Sonuçlar video konferans moderatörlerine gönderilmeden önce, eğitmenleriniz tüm gruba bulduğunuz sonuçları anlayıp yorumlamanız konsunda yardımcı olacaktır.

Siz ve çalışma arkadaşınız olayları inceleyip yorumladıktan sonra CIMA’yı kullanarak gözlemlerinizi kaydedeceksiniz. Önemli oranla ve kütle histogramları konusunda CIMA size yardım edecek. Bir olayı incelerken şu soru-ları sormanız gerekli:
  • Gözlemlenen izler muonlar mı yoksa elektronlar mı?
  • Bu 1-,2- ya da 4-lepton olaylarından hangisi. Ya da başka bir şey mi?
  • Eğer tek-lepton olayı ise, W+ adayı mı yoksa W- adayı mı?
  • Eğer iki-lepton olayı ise, anne parçacığını değişmez kütlesini hesaplayabilmek için bu iki leptonun izlerini bulabilir misiniz?
  • Eğer dört-lepton olayı ise, anne parçacığını değişmez kütlesini hesaplayabilmek için bu dört leptonun izlerini bulabilir misiniz?
Çizelgede bütün bu bilgileri kaydedebileceğiniz yerler olacak.


Sonuçlar

Eğitmeniniz bütün gruplar tarafından (yaklaşık 10000 olay) kaydedilen bilgiyi birleştirmenizde sizlere yardımcı olacak:
  • W/Z oranı (göründüğü kadar kolay değil).
  • W+/W- oranı.
  • e/μ oranı.
  • Z ve benzer bozunuma sahip diğer parçacıkların kütlesi
  • Dört-lepton olaylarındaki anne parçacıkların kütleleri ve olası kimlikleri.
CMS Masterclass Enstitünüz sonuçlarını bir video konferans aracılığıyla diğerleriyle birleştirecek:
  • Her Masterclass Enstitüsü sonuçlarını kısaca sunacak.
  • Moderatörler sonuçları birleştirip bir kütle grafiği gösterecekler.
  • Daha sonra LHC nasıl çalışır, parçacık fizikçileri eğlenmek için neler yaparlar gibi sorularınızı sorabileceğiniz bir soru cevap kısmı olacak.