あるいはZボゾンが崩壊する とき、レプトンと呼ばれる つの粒子を生成する。電子、 粒子、そしてニュートリノは すべてレプトンです。それら の反粒子もレプトンです。 ボゾンには電荷がないので、 つの反対の電荷(たとえばe⁺>と e^－)のレプトンに崩壊します 。Wボゾンの電荷は＋1あるいは ー1なのでWボゾンは1個の電子あ るいはµ粒子と、電荷を持たな いニュートリに崩壊します。 この話はもっと深いのですが 、今のところこれで十分です。

ヒッグス粒子はいくつかの種 類の崩壊が可能です。観察できる 可能性が高いのは、ヒッグス粒子 が２つのZボソンに崩壊する現象で す。

W+あるいはW－がCMSの内部で電子と電 子の衝突で生成されるとき、Wは速 やかに崩壊します。2つのレプトン (電子あるいはµ粒子と、ニュート リノ) はビームラインの崩壊点から 放れて、検出器の中に入ります。 電子とµ粒子は内部の検出器によ りそれらの飛跡として認識されま す。それらの荷電粒子はCMSの強 い 磁場により曲げられます。 イベン トディスプレイのx-y viewで 見られるよ うに、正電荷の粒 子は時計回りに 、負電荷の粒 子は反時計回りに曲 げられま す。電荷のないニュート リノ は検出されません。しかし、 失われた運動量が紫線 で示され、 これが一般的にニ ュートリノが持 ち去ったもの であるとされます。

精密に分析するために大きなイ メージを左から選んでください。 これらの事象の“失われた運動量 ”のベクトルを見つけることがで きますか ？”ほかの”飛跡の曲が り方を注意深く見てください。ど れがW+あるいはW-の崩壊事象でしょ うか。事象 Aの緑色の短い飛跡が電 子です。 事象Bの外の赤い箱にまで 達する赤く長い飛跡がµ粒子です 。

の中でZボゾンが作られると、そ れらはまたすぐに崩壊します。 ここで2つのレプトンはµ粒子の ペア(µ^－µ⁺)あるいは電子の ペア(e^-e⁺)のいずれかです。ニ ュートリノは生成されないので、 運動量の減少はないに違いありま せん。しかし実際は、１つの事象 で検出器が何かを見落とすかも しれません。その場合、運動量 が減る可能性があります。

精密な分析のためにより大きな イメージを左から選んでくださ い。これらのうちのどの事象が μ粒子へ崩壊するZボゾンである可 能性が最もありそうですか？電子 へ崩壊するZボゾンである可能性 が最もありそうですか？Wボゾン でありえそうなのはどれですか ？どのように見当たらないエネ ルギーの減少が見られるWボゾン の候補と、Zボゾンの候補とを区 別することができますか？

レプトン4個の事象は様々な形で見 られますが、その内の２つは以下の 通りです。

• ヒッグス粒子は２つのZボソンに崩 壊し、そのZボソンは２つのレプト ンに崩壊します。つまり、４つの レプトンの軌跡を観測できます。そ の４つは、２つのミューオンのペア (2 x μ^-μ⁺)、２つの電子のペア (2 x e^-e⁺)、あるいは１つのミューオ ンのペアと１つの電子のペア (μ^-μ⁺e^-e⁺)が考えられます。
• 観測したデータから、その他の粒 子のペアも発見できるかもしれませ ん。

精密な解析のためにより大きな 画像を得るには，左への画像を選 んでください。これらの両方とも ヒッグス粒子の候補です。一方は 2つの光子（ECalから出ている2本の緑 色のエネルギーの線で，他の飛跡 は出ていない）を表します。 もう一方は，ヒッグス粒子が2つの Zボソンに崩壊することが可能なこ とを示しています。（この場合は ，それぞれのZボソンは速やかに 2つの電子に崩壊します）あなたの 考えはどちらですか？

各々の事象について、ビームラ インがECAL(電磁カロリーメータ)とHCAL (ハドロンカロリーメータ)のワイ ヤーフレームシリンダーに共通 な軸に沿って設置してあります 。どれがよりよいWの候補ですか ？どれがよりよいZの候補ですか ？各事象で衝突と粒子の崩壊は どこで起こりますか？

始める前に

iSpyとCIMAに慣れていない方へ：

• イントロダクション を参照してください。
• iSpyとCIMAのスクリーンキャスト と CMS Masterclassの文書を参照してください。
• 先生に質問してください。

事象の分析

以下を使って作業をします：

• イベントディスプレイ
  • 以前の、レプ トン2個の事象を解析するiSpy-webgl
  • 最新の、レプ トン2個と4個の事象を解析するiSpy （是非利用してください）
• CMS Instrument for Masterclass Analysis
  • 以前の、レプト ン2個の事象を解析するCIMA
  • 最新の、レプ トン2個と4個の事象を解析するCIMA （是非利用してください）
• パートナー

パートナーと共に事象をイベン トディスプレイで観察・考察し 、CIMAに記録してください。候補 となる粒子の比率や質量のヒス トグラムを導き出すのに役立つ ことでしょう。そのスプレッド シートはを探し、Zボゾン候補 の質量を計算するのに役立つ でしょう。質量のデータはMasterclass 全体で組み合わされ、ヒスト グラムを作るパッケージへと 行きます。あなたの先生がそ れらの結果がビデオ会議のコ ンピュータに送られる前にグ ループ全体で結果を理解でき るように支援します。

あなたとパートナーはまず個 の事象を解析します。あなた が事象を観察するとき、次の 点を確認してください：

• 観察されるレプトンの飛跡は μ粒子または電子ですか？
• 1個、2個、あるいは4個のレプトンに よる事象なのか。それ以外の事象な のか。それとも秩序を伴わない事象 なのか。
• レプトンが１個の時、それはW+ボソ ンとW-ボソンのどちらか
• レプトンが2個の時、その軌跡を見 極め、元の粒子の普遍的な質量を導 き出せるか
• レプトンが4個の可能性が高い時、 その軌跡を見極め、元の粒子の普遍 的な質量となり得る値を導き出せる か

結果

あなたの先生は、以下の結果を から得るために、すべての生徒 の (3000個までの) 結果を結合してく れます。

• の割合 (思ったよりも簡単では ない)
• W+/W- の割合
• e/μ の割合
• Zボソンの質量と、それと同様な崩 壊を示す粒子の質量（レプトン2個の 事象の質量プロットを統計的に解析 する事で導き出される）
• レプトン4個の事象の元となった粒 子の質量と、予測されるそれらの正 体

あなたのCMS Masterclassはビデオ会議で他 の団体の結果と結合されます。 ビデオ会議のアクティビティは：

• それぞれのMasterclassは簡単に結果を示 します。
• 司会者がすべての参加団体のデ ータを結合し，その質量のプロ ットを示します。
• あなた方は質疑応答のセッショ ンでどんなことでも質問できま す。例えばLHCはどのように稼働し ているかとか、素粒子物理学者 が冗談で言うようなことまで。