Medida do J/Ψ no CMS
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Esta página está baseada no antigo iSpy-online. Para o iSpy-webgl, por favor consulte a documentação CMS Masterclass.


Você irá estudar um decaimento contendo pares de múons para determinar quais eventos são candidatos a J/Ψ (méson charm-anticharm) e, em seguida criar gráficos (plots) dos cálculos da massa para os eventos que passam a seleção dos estudantes (”student trigger”).


Conceitos Básicos

Quando uma partícula J/Ψ decai, normalmente produz um par de múons. Olhe atentamente para os dois eventos abaixo. Há evidências de pares de múon (traços vermelhos) em um ou em ambos os eventos? Qual pode ser um candidato de J/Ψ? É a evidência forte ou fraca? Você está confiante de suas conclusões?
Um evento deve passar por dois testes antes que possa ser considerado um candidato J/Ψ. Você irá usar um sistema de classificação para manter o controle de como você está confiante na sua conclusão. Você e seu parceiro estudarão 100 eventos. Caberá aos estudantes em colaboração com mentores e professores determinar o peso a dar para cada um dos critérios e classificações. Você irá gravar suas classificações em uma planilha de dados.

Teste 1: Cargas opostas

Para ser um possível candidato J/Ψ, o evento precisa ter dois traços de múon com cargas elétricas opostas.
  • Se os dois traços curvarem para a mesma direção no magneto solenoidal (alojados apenas dentro do calorímetro hadrônico exterior, HCAL Outer), eles têm o mesmo sinal e portanto, não vêm de um decaimento J/Ψ. (Baseado neste fato, qual deverá ser a carga do J/Ψ?)
Nota: A projeção x-y exibe corretamente a carga das partículas e outras vistas podem ser enganosas para isso.

Se o evento não passar no teste de carga, certamente é algo diferente de um decaimento J/Ψ: classifique-o como “0”(veja abaixo).
Teste 2: Qualidade do traço de múon

Se dois múons passam no "teste de carga", então avalie a probabilidade desses múons serem provenientes do decaimento do J/Ψ, para isso dê um grau de confiabilidade para cada traço. Se houverem mais do que dois, escolha os dois melhores, formando um par de múons de carga oposta.
  • Cada múon mostra um traço de "múon global". (Nota:"múon local" e "stand-alone muon" referem-se a traços/trajetórias do múon reconstruídos com hits de apenas alguns dos detectores que compêm o CMS, enquanto o "múon global" usa todas as informações registradas do caminho percorrido pelo muon, atravessando todo o CMS (do vértice primário, onde ocorreu a interação próton-próton até as câmaras de múons), portanto sua reconstrução é muito mais precisa.
  • Cada traço de múon mostra múltiplos hits (sinais eletrônicos) nos tubos de arrasto (DT, Drift Tubes), nas câmaras de placas resistivas (RPC) ou nas câmaras de faixas catódicas (CSC). Esses são todos os elementos do detector de múons do CMS. Os traços fora do magneto supercondutor são reconstruídos a partir dos hits registrados por esses sistemas.
  • O traço não deve ser rigorosamente associado com um jato de partículas (que parece com um cone na exibição do evento).
Note que você precisará manipular a tela e girar os componentes, tais como os hits dentro e fora do CSC para melhor entender os traços de múon. Certifque-se de abrir a janela online do iSpy grande o suficiente para enxergar os botões no painel esquerdo.


Elementos de um evento candidato a J/Ψ


Antes de iniciar

Se você não está familiarizado com o iSpy Online, vá para a introdução ou pergunte ao seu mentor ou professor.


Taxas de candidatos J/Ψ

Use as diretrizes abaixo para classificar os eventos candidatos. Aplique o que você aprendeu da forma mais consistente e rigorosa possível. Faça a classificação do candidato a J/Ψ usando uma escala de 0 a 3 baseada no seu estudo sobre múons na exibição do evento.
0-SEM CHANCE
1-POBRE
2-REGULAR, SATISFATÓRIO
3-BOM
Entre com a classificação de cada evento na planilha de dados Data Spreadsheet. O cálculo da massa —a segunda parte dos exercícios do masterclass—é ativado na planilha quando são colocadas as classificações dos múons selecionados.

Em casos de eventos anômalos ou de dificuldades para classificá-los, consulte outros estudantes, os mentores, professores, para encontrar a classificação mais consistente possível.

Verificação Geral de Consistência

Conte a quantidade de eventos em cada uma das classificações que você tem no seu grupo. Compare isso com os outros grupos. Se os números são muito diferentes, discuta seus critérios e veja se alguém precisa de algum ajuste.

Mais dados

Se você terminou todos os 100 eventos, inicie um novo grupo, preferencialmente um que ninguém tenha feito ainda. Existem 2000 eventos e quanto maior o número de eventos analisados, melhor será o resultado geral.


Resultados

Todo o grupo faz parte do CMS - Masterclass sob a liderança de um mentor.
  1. Decida quais dados devem ser incluídos no plot de massa, por exemplo, apenas eventos com classificação 3, ou eventos com classificação 2 ou 3, etc.
  2. Utilize a planilha de dados para extrair as massas calculadas para os eventos selecionados.
  3. Faça o plot das massas para os candidatos selecionados, gerando assim um gráfico.
  4. Se possível, revise as decisões tomadas antes de criar o gráfico para verificar se o plot das massas pode ser melhorado.
  5. Salve no computador o melhor plot das massas para as partículas J/Ψ.
  6. Discuta a interpretação sobre a média dos resultados, a partir da contribuição de cada grupo.