CMS Masterclass: ćwiczenie J/Ψ
DE EN FR HE HU IT JP
NL PL PT RU SP TR ZH
Na tej stronie wykorzystywana jest starsza wersja programu iSpy­online. Opis iSpy-webgl znajduje się na stronach
CMS Masterclass Documentation.


Będziemy badać rozpady na pary mionów by określić, w których przypadkach występują kandydaci na cząstkę J/Ψ (powabno-antypowabny mezon) oraz utworzymy wykres (histogram) rozkładu masy dla przypadków, które zostały zaakceptowane przez uczniów.


Podstawy

Podczas rozpadu cząstki J/Ψ zazwyczaj produkowana jest para mionów. Przyjrzyj się UWAŻNIE dwu przypadkom przedstawionym poniżej. Czy w obu z nich występują pary mionów (czerwone ślady)? Czy mogą to być kandydaci na cząstkę J/Ψ? Czy przemawiają za tym silne czy słabe przesłanki? Na ile pewne są Twoje wnioski?
Przypadek musi przejść pomyślnie dwa testy, zanim zostanie uznany za kandydata na J/Ψ. Będziesz korzystać ze skali ocen by zapamiętać na ile pewna była podjęta decyzja. Wraz z kolegą/koleżanką sprawdzicie 100 przypadków. Uczestnicy ćwiczenia wraz z prowadzącym sami określą jaką wagę przypisywać poszczególnym kryteriom oceniania. Będziecie notować swoje oceny w arkuszu.

Test 1: Przeciwne ładunki

W przypadku z kandydatem na cząstkę J/Ψ muszą występować dwa miony z przeciwnymi ładunkami elektrycznymi.
  • Jeśli dwa ślady zakrzywiają się w tę sama stronę wewnątrz magnesu (wewnątrz detektora zewnętrznego HCAL) to posiadają ten sam znak i nie mogą pochodzić z rozpadu J/Ψ. (Jaki ładunek mezonu J/Ψ wynika z tego faktu?)
Uwaga: tylko patrząc na ślady w płaszczyźnie x-y uzyskujemy wiarygodną ocenę ładunku, widok z innych kierunków może być mylący.

Jeśli przypadek nie przejdzie testu ładunku, prawie na pewno zawiera coś innego niż rozpad J/Ψ, oceń go na "0" (patrz poniżej).
Test 2: Jakość śladu mionu

Gdy para mionów przeszła "test przeciwnego ładunku" trzeba ocenić prawdopodobieństwo kandydata na J/Ψ poprzez ocenę każdego z mionów. Jeśli jest ich więcej niż dwa, oceń najlepszą parę o przeciwnych ładunkach.
  • Każdy z oznaczonych mionów ("global muon") jest pełnym śladem mionu. (Uwaga: "tracker muon" lub "stand-alone muon" to oznaczenia śladów w różnych częściach detektora CMS, podczas gdy "global muon" to ślad wykryty na całej drodze przebytej przez tę cząstkę w detektorze, o ile dało się ją prawidłowo odtworzyć.)
  • Każdy ślad mionu zawiera wiele punktów w detektorze rurkowym Drift Tubes (DT), płaszczyznowym Resistive Plate Chamber (RPC) lub komorze Cathode Strip Chambers (CSC). Są to elementy detektora mionowego CMS i ślad mionu jest konstruowany na podstawie sygnałów z tych urządzeń.
  • Ślad nie powinien być ściśle związany z pęczkiem cząstek ("jet") wyglądającym jak wąski stożek przy wyświetlaniu przypadku.
Uwaga: konieczne będzie obracanie obrazem przypadku oraz włączanie i wyłączanie niektórych elementów (np. punktów w CSC) by poznać cechy śladów mionów. Należy uczynić okno programu iSpy Online na tyle szerokie, by widoczne były przyciski po lewej stronie.


Elementy przypadku z kandydatem na J/Ψ


Przed rozpoczęciem

Jeśli masz trudności z programem iSpy Online przejdź do wstępu lub poproś o pomoc prowadzącego lub nauczyciela.


Ocena kandydatów na J/Ψ

Używając przedstawionych wyżej wskazówek oceń każdy przypadek. Stosuj poznane kryteria możliwie dokładnie i niezmiennie. Ocena szans kandydata na J/Ψ w skali 0-3 bazująca na przeglądaniu obrazów przypadków:
0 - BEZ SZANS
1 - SŁABA
2 - DOŚĆ DOBRA
3 - DOBRA
Wprowadź ocenę każdego przypadku do arkusza danych (Data Spreadsheet). Druga część ćwiczenia - obliczanie masy - jest możliwa dopiero po podaniu ocen dla mionów.

Jeśli napotkasz przypadek trudny do oceny, skonsultuj się z innymi osobami, nauczycielem lub prowadzącym po to by sposób oceniania był możliwie jednakowy.

Sprawdzanie zgodności

Podlicz ile masz przypadków z poszczególnymi ocenami. Porównaj z wynikami innych grup. Gdyby te liczby były bardzo różne, przedyskutujcie swoje kryteria i sprawdźcie, czy ktoś nie powinien poprawić wystawionych ocen.


Więcej danych

Po skończeniu swojego zestawu 100 przypadków możesz dokonać oceny następnych 100, najlepiej takich, których nikt nie oceniał. W sumie jest 2000 przypadków i im więcej zostanie wykorzystanych, tym lepsze będą sumaryczne wyniki.


Wyniki

Cała grupa wykonuje tę część ćwiczenia CMS Masterclass pod kierunkiem prowadzącego.
  1. Decyduje, które przypadki mają być uwzględnione dla wykresu masy, na przykład wyłącznie te z oceną 3, z ocenami 2 i 3 itp.
  2. Używa arkuszy Data Spreadsheet dla otrzymania masy wyliczanej z wybranych przypadków
  3. Tworzy wykres słupkowy rozkładu wartości mas dla wybranych kandydatów
  4. Jeśli to jest organizacyjnie możliwe, zastanawia się nad zmianą decyzji podjętych przed stworzeniem wykresu masy by sprawdzić, czy nie da się go poprawić.
  5. Zapisuje najlepszy wykres rozkładu masy cząstki J/Ψ.
  6. Dyskutuje nad interpretacją wyników oraz wkładem każdej z uczestniczących grup..