AVISO: Esto son las notas de la sesión del curso correspondiente al 25 de noviembre de 2015. Es probable que no tengan todo el sentido para quienes no hayan asistido a esa sesión.
Vamos a empezar por lo más sencillo, que es recordar cómo se obtienen los datos que luego vamos a analizar. Por ejemplo en el acelerador LHC y su detector ATLAS (Aquí
Tras la colisión de dos protones (en realidad en los aceleradores se obliga a colisionar a dos paquetes de muchos protones muchas veces por segundo, lo que cada vez da lugar a varias colisiones p - p) se observa el estado final de
p + p → lo que salga
que simbólicamente podemos representar así:
Es decir, el resultado de la colisión es un muón (probablemente muy energético) y cuatro jets ("chorros" de hadrones, pero todo el mundo dice jets), uno de los cuales contiene un muón de baja energía. Pero, ¿cómo se identifican las partículas?
Podéis ver esta charla de Mar Capeáns (CERN) y practicar con este esquema interactivo del detector CMS cómo son las trazas que dejan algunas partículas:
Ahora algunos ejemplos de los resultados de la colisión de un par de partículas. Porque los resultados son más limpitos voy a usar imágenes de eventos del colisionador LEP de electrones y positrones (¡partículas elementales a diferencia de los protones!).
Son algunos de los resultados posibles del proceso
e+ + e-
todos ellos a la misma energía, 91.2 GeV, la correspondiente a la masa de la partícula Z0. Eso significa que en la colisión electrón - positrón se ha podido producir un bosón Z que es inestable (tiene una vida media de 10-25 s) y se desintegra en varios modos (aquí hay un listado):
e+ + e- → Z → lo que salga
Según la mecánica cuántica, no hay forma de saber en qué se va a desintegrar un Z (aunque se pueden descartar los estados finales que no respeten las leyes de conservación, etc.), sólo las probabilidades: un 3,4 % de las veces en un par e+/ e-, otras tantas en muones (μ+/ μ-) y taus (τ+/ τ-), un 69,4 % en hadrones (como los jets que vais a a ver en las imágenes) y un 20 % en neutrinos (invisibles aunque dejan huella en el balance de energías de la reacción). Aquí van unas cuantas posibilidades observadas experimentalmente. Las imágenes corresponden al detector ALEPH del LEP (cortesía ALEPH / CERN). Este detector es conceptualmente similar al que hemos visto en más detalle, CMS. Los dos anillos rojos son (de dentro hacia fuera) los calorímetros electromagnético y hadrónico.
PRÁCTICA PARA LA MASTERCLASS
Vamos a hacer el ejercicio WZH de CMS. Si seguís el enlace podréis practica para la masterclass del 30 de noviembre.
Vuestra propia masterclass (la hoja de cálculo en la sección low or no bandwidth):
https://quarknet.i2u2.org/page/cms-masterclass-wzh-measurement-documentation-2015#lono
https://indico.cern.ch/event/447027/
enlaces a las presentaciones de Pablo: https://indico.cern.ch/event/346269/contribution/88/attachments/682712/937874/resultados-SLTP-2015.pdf
Datos públicos de CMS:
http://opendata.cern.ch/collection/CMS-Derived-Datasets
Histogramas interactivos:
http://www.shodor.org/interactivate/activities/Histogram/