CMS Mesterkurzus — J/Ψ gyakorlat
DE EN FR HE HU IT JP
NL PL PT RU SP TR ZH
Ez az oldal a korábbi iSpy-online verziót használja. Az új iSpy-webgl szoftver használatáról itt lehet információt szerezni:
CMS Masterclass Documentation.


A gyakorlat során olyan bomlásokat fogsz tanulmányozni, amelyek müonpárokat tartalmaznak. A cél az, hogy kiválaszd, mely események tartalmazhattak J/Ψ (bájos–antibájos mezon) részecskéket és ábrázold hisztogrammon a „diák triggert” túlélő eseményekhez tartozó kiszámolt részecsketömegeket.


Elméleti háttér

A J/Ψ részecske jellemzően müonpárokra bomlik el. Nézd meg figyelmesen az alábbi két eseményt. Látsz–e müonpárokra (piros részecskenyomok) utaló bizonyítékot akár csak az egyik eseményben is? Lehet ez J/Ψ részecske–jelölt? Erős, vagy gyenge ez a bizonyÍték? Mennyire vagy biztos az állításodban?
Mielőtt egy eseményről feltételezhetnénk, hogy benne egy J/Ψ részecske–jelölt van, két teszten is meg kell felelnie. Meg kell becsülni azt is, hogy mennyire vagy biztos a döntésedben. A kiértékelő csoportok mindegyike 100–100 eseményt fog tanulmányozni Azt, hogy az értékelési kritériumoknak mekkora a súlyfaktora, a mesterkurzuson résztvevő diákok és segítő tanáraik szabadon határozhatják meg. Az egyes események kiértékelését a táblázatban tudod feljegyezni.

1. teszt: Ellentétes előjelű töltések vizsgálata

Ahhoz, hogy egy esemény J/Ψ részecskebomlás–jelölt lehessen, az eseménynek tartalmaznia kell két, ellentétes elektromos töltésű müon nyomát.
  • Ha a két részecskepálya ugyanabba az irányba görbül a szolenoid mágnes belsejében (a HCAL detektor külső héján belül), akkor töltésük előjele azonos és így nem származhatnak a J/Ψ bomlásából. (Ennek alapján milyen töltése lehet a J/Ψ részecskének?)
Megjegyzés: Az XY nézet megbízhatóan mutatja a részecskék töltését. Más nézet azonban félrevezető lehet.

Ha az esemény nem megy át a töltés–teszten, akkor az esemény szinte biztosan nem J/Ψ bomlás (példát lásd alább).
2. teszt: A müonpálya minőségének vizsgálata

Ha a két müon túlélte a töltés–tesztet, akkor a két müon pályájának egyenkénti értékelésével meg kell becsülni azt, hogy mennyire valószínű, hogy azok J/Ψ bomlásából származnak. Ha kettőnél több müon van az eseményben, vedd a két legjobb „osztályzatot” kapó ellentétes töltésű müont.
  • Mindegyik müon pályájának ún. „global muon” pályának kell lennie. (Megjegyzés: a „tracker muon” és a „standalone muon” is muonokat jelent, de azok csak a CMS egyes régióin vannak értelmezve, míg a „global muon” kiszámolt pályája csak akkor megy végig az összes aldetektoron, ha azt pontosan lehetett rekonstruálni.)
  • egyes müonpályának több mérési ponttal (beütéssel) kell rendelkeznie a Drift Tube kamrákban (DT), az ellenálláslap–kamrákban (Resistive Plate Chambers, RPC), illetve a katódcsík–kamrákban (Cathode Strip Chambers, CSC). Ezek a kamrák alkotják a CMS Müonrendszerét és a szupravezető mágnesen kívüli részecskepályákat az ő általuk szolgáltatott adatokból számolják ki.
  • pályának nem szabad összefüggenie részecskezáporral (jet). A részecskezáporok kúpokként látszanak az esemény megjelenítőn.
Ahhoz, hogy pontosan megértsd a müon pályájának részleteit, előfordulhat, hogy ki–, illetve be kell kapcsolgatnod egyes komponensek megjelenítését. Ne felejtsd el olyan szélesre beállítani az iSpy Online ablakát, amiben már látszanak a gombok a bal oldali panelen.


A J/Ψ jelöltet tartalmazó esemény elemei


Mielőtt hozzáfognánk...

Ha nem vagy jártas az iSpy Online, kezelésében, olvasd el a Bevezetőt vagy kérj segítséget a gyakorlatot vezető tanártól.


Értékeld a J/Ψ jelölteket

A fenti iránymutatásnak megfelelően értékeld a jelölt eseményeket. Használd következetesen és szigorúan a szabályokat. Osztályozd a J/Ψ jelölteket egy 0–tól 3–ig terjedő skálán az alapján, amit a esemény megjelenítőn a müonokról meg tudsz állapítani:
0 - NEM ELDÖNTHETŐ
1 - GYENGE
2 - KÖZEPES
3 - JÓ
Jegyezd fel minden egyes esemény osztályzatát a táblázatban. A tömegszámolást (a második feladat) csak akkor tudod elérni a táblázatban, ha a müon osztályzatokat beírod.

Ha rendellenes, vagy nehezen értékelhető eseményt találsz, vitasd meg a többi diákkal, vagy a segítő tanárral és próbálj annyira ragaszkodni az értékelés szabályaihoz, amennyire csak lehet.

A kapott adatok ellenőrzése

Számold össze az egyes osztályzataidhoz hány adat tartozik. Hasonlítsd össze a többi mérőcsoport által kapott adatokkal. Ha nagyon más számokat kaptatok, vitassátok meg az értékelés szempontjait és keressétek meg, melyik mérőcsoportnak kell változtatnia a értékelésén.

Még több adat

Ha végeztetek mind a száz eseménnyel, akkor belefoghattok egy olyan újabb adag kiértékelésébe, melyet még senki sem dolgozott fel. Összesen 2000 esemény áll rendelkezésetekre. Minél többet értékeltek ki azonban, annál pontosabbak lesznek az eredményeitek.


Eredmények

A CMS Mesterkurzus ezen részét a teljes csoport együtt, a segítőtanár vezetésével teljesíti.
  1. Döntsétek el, hogy milyen osztályzatú eseményekből fogjátok felrajzolni a tömeg grafikont. Például választhatjátok kizárólag azokat az eseményeket, melyek 3–ast kaptak, de dönthettek úgy is, hogy elfogadjátok a 2–est és a 3–ast, stb.
  2. A táblázat segítségével megkaphatjátok a kiválasztott eseményekhez tartozó tömegeket.
  3. Készítsetek az így kapott tömegadatokból egy hisztogrammot.
  4. Ha szükséges gondoljátok át a hisztogram készítése előtti döntéseiteket, hátha lehet az eredményen javítani.
  5. Keressétek meg a J/Ψ részecskére kapott legjobb tömeg grafikont.
  6. Értelmezzétek az összesített eredményt, valamint elemezzétek az egyes csoportok által szolgáltatott adatoknak a végeredmény kialakulásában játszott szerepét.