Le misure di oggi Analisi di alcune collisioni (vere!) protone-protone registrate dall’esperimento CMS Identificare le particelle+ determinate quello che e’ accaduto durante la collisione Farsi un’idea di alcuni dei principali fenomeni dall’analisi di un grande numero di eventi !

Cosa cerchiamo? Studieremo alcune particelle create nelle collisioni (W +, W -, Z 0 ). Queste particelle decadono in particelle stabili (e +, e -,  +,  - ), che sono state rivelate da CMS. W      W      invisibile, energia trasversa mancante ) W   e     W   e   Z   e +  e -, Z 0       - Non analizzeremo processi del tipo: W   adroni, W   adroni, Z 0  adroni e tutte le particelle create di conseguenza

Studieremo anche decadimenti rari del bosone di Higgs: o H  Z 0 Z 0 con Z 0  e + + e - or Z 0  m + + m - ci sono tre eventi di questi tipo, ripetuti (1 in ogni serie di 100) o H  gg ci sono 10 eventi di questo tipo, ripetuti (2 in ogni serie of 100) Cosa cerchiamo?

Come riconoscere le particelle stabili in CMS? e+e--e+e--

UN MUONE

UN ELETTRONE

UN FOTONE

UN ‘ADRONE CARICO’

UN ‘ADRONE NEUTRO’

Visualizzazione dei dati Énergie manquante Dépôts d’énergie beam Contrôles de visualisation Visualization controls Energy deposits Missing energy

Identificazione delle particelle in CMS Il muone (traccia rossa) attraversa l’intero rivelatore e rilascia segnali negli strati piu’ esterni. L’energia mancante e’ rappresentata dalla freccia gialla. L’elettrone (traccia gialla) si ferma nel calorimetro elettromagnetico (ECAL). L’energia mancante e’ rappresentata dalal freccia gialla.

Decadimento del W in un muone ed un neutrino (non rivelato) Decadimento del W in un muone ed un neutrino (non rivelato) Segnale: un segnale nelle camere a muoni + energia mancante

Decadimento dello Z 0 in due muoni Signale: due segnali nelle camere a muoni

Come misurare la carica Curvatura in senso orario: carica + Straight line track

Obiettivi… Possiamo calcolare il rapporto W + /W - ? Possiamo calcolare il rapporto e/μ nel decadimento del of W? Possiamo visualizzare la massa dello Z 0 ? Possiamo trovare gli eventi Z 0 Z 0 ? Z 0  e + e - Z 0  μ + μ – e Z 0 Z 0  e + e - e + e - μ + μ - μ + μ - e + e - μ + μ – Possiamo trovare gli eventi gg ?

Come iniziare? 1.Formare piccoli gruppi (due o tre persone); 2.Ogni gruppo N (N da 1 a 15) ha 100 eventi; 3.Selezionare il « tab » ‘Data Geneve’ e trovare le linee riferite al proprio gruppo (masterclass_N) 4.Le informazioni per e / mu and W+ / W- (dopo i vostri 100 eventi) sono calcolate automaticamente; 5.Il « tab » ‘Massplot Geneve’ viene completato alla fine; 6.Il « tab » ‘Results Geneve’ viene aggiornato automaticamente.

Classificazione degli eventi o Cliccare l’icona per avere la « vista » trasversa; o Controllare che la « Drift tubes (muon) box » sia attiva; o Cliccare l’icona e selezionare « masterclass 2014 » poi « masterclass_N.ig » dove "N" e’ il numero del vostro gruppo. Infine, selezionare il primo evento nella lista e cliccare il bottone « Load »; o Verificare che la « Missing Et (reco) box » (energia mancante trasversasia attiva; o Disattivare la « racks (reco) box » puo’ aiutare… o Usare rotazioni, zoom etc. per determinare se siete in presenza di un Z 0 o W + o W - o H ; o Mettere « 1 » per ciascun evento nelle colonne da F a K ; o Per selezionare l’evento successivo, cliccare l’icona ; o Non affrettarsi ma…..neanche perdere troppo tempo !

Google Spreadsheet

“Massa Invariante” A C B E B, P B E C, P C MAMA Le misure della coppia di particelle B e C sono combinate per ottenere la « massa invariante » della particella « madre » A. Un’altro obiettivo dell’esercizio: stimare la massa dello Z 0 quindi la massa invariante nel nostro caso sara’: M A =√ (E B +E C ) 2 - (P B + P C ) 2 = =√ E 2 B + E 2 C + 2 E 2 B E 2 C - P 2 B - P 2 B – 2 P B  P C Relazioni complete per singola particella:

“Massa Invariante” Paires e + e - Paires m + m - CMS public results

Ulteriori dettagli…….. Il quark di un protone puo’ essere « eccitato » (dall’energia della collisione) e trasformarsi in un altro tipo di quark, emittendo un W : protone : uud, neutrone : udd Il quark 'down' puo’ essere trasformato in un quark 'up' emettendo un W - ; Possiamo misurare il rapporto tra il numero di W + e W - prodotti nelle collisioni all’interno di CMS. W + +1 up +2/3 down -1/3 anti electron +1 neutrino 0

Risultati Il rapporto W + /W - ci fornisce da’ un’idea della struttura interna del protone; Ci si potrebbe aspettare un rapporto pari a 2 (poiche’ ci sono due quarks « up » ed uno « down ») Come spiegarlo? Il ”semplice" modello del protone (uud) non e’ interamente corretto…