1 Come riconoscere gli eventi Marcella Capua 9 th International Masterclasses 2013

2 Imparerete a riconoscere le particelle che attraversano il rivelatore ed a classificare gli eventi (particelle prodotte in una collisione) osservando dati reali di collisioni LHC!

3 Scopo degli esercizi introduttivi Imparare ad identificare elettroni (e ± ), muoni ( ± ), neutrini ( ) in ATLAS Imparare a classificare questi eventi: W + e + e W - e - e W - - W + + W + W - l l fondo da produzione di altro (che puo sembrare una W) Per far questo utilizzerete ATLANTIS il programma grafico di visualizzazione degli eventi _ _

4 Minerva (Masterclass Involving Event Ricognition Visualized with Atlantis) e il vostro display degli eventi ATLANTIS elabora i segnali registrati dai componenti del rivelatore durante una collisione e li trasforma in display di eventi ricostruiti. Guardiamolo in dettaglio… Visualizza ATLAS in tre diverse prospettive

5 Vista frontale del rivelatore (piano x,y) Si osservano le particelle nel piano trasverso ma solo quelle ricostruite nella regione centrale!! (quelle piu avanti coprirebbero le altre)

6 Vista laterale del rivelatore (piano ρ,z) Si possono vedere le particelle nella regione centrale e in avanti

7 Rivelatore di tracce: misura momento e carica di particelle cariche in campo magnetico Calorimetro elettromagnetico: misura lenergia di elettroni, positroni e fotoni Calorimetro adronico: misura lenergia degli adroni (come ad esempio protoni, neutroni e pioni) Rivelatore di muoni: Misura momento e carica dei muoni I neutrini attraversano indisturbati il rivelatore senza interagire con la materia e sono rilevati indirettamente attraverso la missing energy E T I colori...

8 Rivelatore di tracce: misura momento e carica di particelle cariche in campo magnetico Calorimetro elettromagnetico: misura lenergia di elettroni, positroni e fotoni Calorimetro adronico: misura lenergia degli adroni (come ad esempio protoni, neutroni e pioni) Rivelatore di muoni: Misura momento e carica dei muoni I neutrini attraversano indisturbati il rivelatore senza interagire con la materia e sono rilevati indirettamente attraverso la missing energy E T

9 Osserviamo subito un evento!

10 Loggetto in verde ha rilasciato energia nel calorimetro elettromagnetico… …associata ad una traccia nel rivelatore di tracce …non ci sono altre tracce… abbiamo identificato un elettrone o un positrone! NB: la lunghezza della traccia e proporzionale allenergia dellelettrone!

11 La linea retta tratteggiata e in rosso indica la possibile presenza di un neutrino nellevento… …associata ad una alta energia mancante (30GeV) (lo spessore della linea e proporzionale allenergia associata)… abbiamo identificato la presenza di un neutrino! Ricordate: quark e gluoni si muovono lungo l'asse del fascio prima della collisione protone- protone con il momento trasverso totale iniziale è nullo. Per la conservazione della quantità di moto anche dopo la collisione il momento trasverso totale deve essere nullo. Se la misura fornisce un momento trasverso totale non nullo, vuol dire che qualche particella dello stato finale non è stata rivelata. I neutrini escono dal rivelatore senza essere rivelati e causano l'osservazione di un momento trasverso non nullo chiamato momento trasverso mancante. Questo deve essere di almeno 25 GeV perché si possa associare ad un evento di produzione di W!

12 Verifichiamo il momento trasverso e la carica dellelettrone NB: il p T della traccia deve essere almeno 20 GeV!

13 Abbiamo individuato un evento candidato W - e - e !!! 5001 Registrate sulla scheda nella vostra cartellina levento trovato!

14 Guardiamo un altro evento...

15 Ce una traccia ma non e associata ad un deposito nel calorimetro elettromagnetico… …ce una traccia nel rilevatore di muoni… abbiamo identificato la presenza di un muone! NB: sembra esserci una seconda (spesso piu di una) traccia isolata ma potrebbe non essere associata allevento…

16 Verifichiamo se soddisfa le richieste... …limportanza dei tagli…

17 Abbiamo individuato un evento candidato W - !!!

18 Guardiamo un altro evento... cosa suggerite?

19 Non contiene: W e, W...si osservano fasci di particelle (jets)......ce deposito di energia sia nel calorimetro elettromagnetico che adronico......si osservano numerose tracce associate ai jet. E un evento di fondo!

20 NB: Si può confondere un jet con un elettrone Ma… Lelettrone si ferma nel calorimetro elettromagnetico (non ha una componente adronica) Un Jet ha anche una componente adronica (elettromagnetica e adronica) Missing energy e tipicamente piccola o assente Attenzione! qualche volta uno o piu jet possono essere prodotti insieme al bosone W In questo caso non e un evento di fondo!

21 Un altro evento... ce un muone? Ricordatevi di controllare sempre che il leptone che avete trovato sia isolato dai possibili jet dellevento, che abbia il momento trasverso minimo richiesto e che appartengano al vertice primario

22 Ricordatevi di controllare sempre che il leptone che avete trovato sia isolato dai possibili jet dellevento! Un utile zoom... Premento il tasto destro del mouse sulla figura e selezionando unzoom si ritorna alla vista globale

23 Higgs? WW e - + e Due leptoni con carica opposta

24 Higgs? WW e - + e Due leptoni con carica opposta NB: di questi eventi dovrete verificare che il p T dei leptoni soddisfi i tagli (15 e 25 GeV) che la Missing E T sia maggiore di 50 GeV se i leptoni sono della stessa famiglia (per rimuovere il fondo dovuto ad altri processi: Drell-Yan o multi-jets) altrimenti bastano 25 GeV dovrete inoltre calcolare langolo interno, nel piano trasverso, tra i due leptoni

25 Higgs? W + W NB: per calcolare ΔΦ tenere premuto il tasto p e col mouse selezionare le due tracce di cui calcolare la differenza tra gli angoli azimutali

26 Riassumendo…

27 Adesso tocca a voi! Facciamo un paio di esercizi prima di fare la misura!!!

28 Sul vostro pc e gia aperto Atlantis Facciamo lesercizio 1

29 Facciamo lesercizio 2 (vi sara utile il diagramma visto prima che e nella vostra cartellina e sintetizza i criteri di selezione e i tagli necessari per classificare un evento

30 Facciamo lesercizio 2 Aprite il file esercizio2 sul vostro desktop

31 Cosa succede dopo pranzo? Vi saranno assegnati 50 veri eventi raccolti dallesperimento ATLAS Dovrete classificarli e riportare sulla scheda: se e un evento di produzione di W ± o W + W - o di fondo; se e W + W - dovrete calcolare langolo ΔΦ annotate p T,missing E T e carica del leptone coinvolto; sommate tutti gli eventi dello stesso tipo. Buon divertimento!!!