Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Preparazione agli esercizi 1° esercizio: misura dei rapporti di decadimenti della Z°. Un po di.

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1 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Preparazione agli esercizi 1° esercizio: misura dei rapporti di decadimenti della Z°. Un po di teoria. Riconoscimento delle particelle. Esempi di analisi degli eventi. 2° esercizio: misura della vita media del mesone B +. Dimostrazione di analisi con Excel. Gli esempi e le animazioni riportate in questa presentazione richiedono la presenza del CD Hands on Particle Physics nel driver E: Nel caso di uso di un diverso driver, si devono opportunamente modificare i collegamenti.

2 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° I dati utilizzati in questo esercizio sono stati forniti dallesperimento DELPHI, posto sullacceleratore LEP, attivo al CERN fino al 2001.

3 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z°

4 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Nellacceleratore LEP fasci di elettroni e positroni viaggiano luno contro laltro ad alta energia, vicina ai 100 GeV. Un e - ed un e + che collidono a queste energie producono una Z°, la cui massa è di ~91 GeV LEP è sintonizzato sullenergia della Z°

5 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Dopo un brevissimo istante (10 -25 s) la Z° decade in una coppia di particella/antiparticella che si allontanano in direzioni opposte. Diagramma di Feynman

6 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso La Z° può decadere in 5 modi diversi, ciascuno con una sua probabilità: p=0,20 (invisibile) e - e + p=0,0337 p v = 0,0421 Z° - + p=0,0337 p v = 0,0421 - + p=0,0337 p v = 0,0421 q q p=0,699 p v = 0,8738 Scopo dellesercizio è la misura di queste probabilità (branching ratio). I decadimenti della Z°

7 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Analisi degli eventi Lanalisi verrà fatta usando un programma interattivo chiamato WIRED. Con esso analizzerete 100 collisioni reali rivelate da DELPHI. Dovrete riconoscere a vista a quale dei 4 possibili casi appartiene levento.

8 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Un paio di animazioni: Rivelatori e particelleRivelatori e particelleRivelatori e particelleRivelatori e particelle Decadimenti Z°Decadimenti Z°Decadimenti Z°Decadimenti Z°

9 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Riconoscimento degli eventi: Z° Riconoscimento degli eventi: Z° e - e + 2 tracce isolate e allineateDecadimento a 2 corpi 2 tracce isolate e allineate Vengono assorbite nel calorimetro elettromagneticoVengono assorbite nel calorimetro elettromagnetico Altri esempi

10 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Riconoscimento degli eventi: Z° Riconoscimento degli eventi: Z° - + Decadimento a 2 corpi 2 tracce isolate e allineate Attraversano tutto il rivelatore, e sono visti dalle camere esterne Altri esempi

11 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Riconoscimento degli eventi: Z° Riconoscimento degli eventi: Z° - + I decadono rapidamente in leptoni (e, ) o in adroni, con diversi (invisibili deficit di energia) Producono un numero pari (1+1, 1+3, 3+3) di tracce cariche, e varie tracce neutre.Producono un numero pari (1+1, 1+3, 3+3) di tracce cariche, e varie tracce neutre. Si possono confondere con Z°Si possono confondere con Z° q q, ma hanno meno tracce e più deficit denergia. esempi

12 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Riconoscimento degli eventi: Z° Riconoscimento degli eventi: Z° q q I q, allontanandosi dal centro di interazione, generano un gran quantità di adroni, che si allontanano come due fiotti (jet) di tracce in direzioni contrapposte. Più raramente ci sono 3 o più jet.Più raramente ci sono 3 o più jet. Sono eventi relativamente facili da riconoscere (molte tracce, poca energia mancante), e sono la maggioranza. esempi

13 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso I decadimenti della Z° Riconoscimento degli eventi: problemi ed errori. I riconoscimento mediante deficit di energia non funzione sempre bene (inefficienze geometriche del rivelatore). Ci sono casi ambigui.Ci sono casi ambigui. Qualche errore è inevitabile, ma statisticamente, su un alto numero di eventi, gli errori si compensano.

14 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Vita media del B + Decadimento del mesone B + nei mesoni J/ e K + u b c c u s B+B+ K+K+ J/ L

15 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Vita media del B + Un po di formule… B+B+ K+K+ J/ L La Vita media è misurata mediante il cammino medio percorso, L. Conservazione della quantità di moto: Vita del B nel sistema di rif. del lab.: Nel rif. del B (trasf. relativistica): Formulario:

16 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Vita media del B + I calcoli… Disponiamo dei dati parzialmente elaborati di ~1800 eventi, disposti in un foglio Excel. Calcolare la massa media del B + (uso di funzioni Excel: media, dev. std., istogramma, gaussiana). Graficare la distribuzione di ct (uso di funzioni Excel: istogramma, interpolazione esponenziale). Calcolare dalle elaborazioni precedenti la vita media e il suo errore.

17 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Vita media del B + La massa del B + Dovreste ottenere un grafico simile a quello mostrato. La manipolazione dei dati con Excel è abbastanza laboriosa… Ma è sufficiente il valore medio della massa.

18 Padova 15 Marzo 2005 Masterclasses 2005Flavio Dal Corso Vita media del B + Dallanalisi di ~1700 eventi, si ottiene un grafico come quello illustrato. Ricordo che: Vita media. (NB: x=ct) Quindi: (N t = numero totale egli eventi)