1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7.

Transkrypt

1 Weronika Biela

2 1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7. Obliczenie przekroju czynnego 8. Porównanie z wynikami teoretycznymi

3 Lata 60 XX wieku- teoria Weinberga-Salama- Gashowa Lata 90 XX wieku- eksperymenty UA1 i UA2 Przełom XX/XXI wieku eksperyment D0 Lata eksperyment ATLASATLAS

4

5 Pospiesznosc (ang. rapidity) y i pseudopospiesznosc (ang. pseudorapidity) η są to funkcje energii i pędu podłużnego cząstek. Przy pomocy można wyznaczyć kąt rozproszenia θ, który zawarty jest pomiędzy wektorem pedędu czastki, a kierunkiem padania wiązki

6 Świetlność L jest to liczba cząstek w jednostce powierzchni na jednostkę czasu. Dla dwóch wiązek przeciwbieżnych świetlność wyraża sie wzorem: L fn N1N x 2 y gdzie n- liczba paczek, Ni -liczba cząstek w i-tej wiązce, σi wymiary poprzeczne wiązki

7 η <4.9

8

9

10

11 Kanał rozpadu Wartość prawdopodobieństwa lv (10, 68 ± 0, 12)% hadrony (67, 96 ± 0, 35)% cx (33, 6 ± 0, 27)%

12 W->τν tło pojawia się, w szczególności poprzez rozpad leptonu tau na lepton i dwa neutrina, tło zarówno elektronowego, jak i mionowego kanału rozpadu W Z->μμ przy czym jeden z mionów posiada parametry kinetyczne poza akceptancją detektora, co powoduje brakującą energię, w resultacie jest tłem dla W->μν Z->ττ tło dla rozpadu Z

13 Produkcja tt- zarówno dla produkcji W jaki i Z Produkcja jetów przez proces QCD Tabela: Dane symulacji Monte Carlo sygnału oraz tła s=7 TeV

14 Identyfikacja elektronów przebiega w oparciu o kalorymetr EM i detektor śladu: 1. Loose- bazujemy się na rozpoznaniu kaskady w drugiej części kalorymetru EM- wysoka identyfikacja e, duże tło 2. Medium-odrzucamy część hadronów przeprowadzając analizę straty energii w kalorymetrze EM (szerokość i zasięg kaskady łączymy z sumą energii dwóch największych strat), żądamy śladu odpowiadającemu w pewnym stopniu śladowi z EM kalorymetru (Δη<0.075) 3. Tight- pełne wykorzystanie potencjału detektora, odrzuca naładowane hadrony i elektrony wtórne, wykorzystuje Transition Radiation Tracker, wtórne elektrony są odrzucane ponieważ nie pojawia się dla nich sygnał na wewnętrznej części TRT (wejściu do rurki)

15 Elektron o ET>20 GeV, mion o pt>20 GeV

16 Dla kanału elektronowego bierzemy tylko przypadki z rejestracją elektronu tight Dla kanału mionowego rozpadu W Żądamy aby parametr izolacji od innych śladów dr<0.4 spełniał: ID p T p T 0.2 Dzięki temu odrzucamy ponad 84% tła pochodzącego od QCD jets, podczas gdy utrzymujemy (98.4±1.0)% sygnału. Ponadto jeśli więcej niż jeden mion zostanie zaobserwowany wybieramy ten o najwyższym pędzie poprzecznym.

17 Dla rozpadu W Et miss >25 GeV

18

19

20 tt jest obliczane na podstawie symulacji Monte Carlo Wyznaczenie tła QCD polega na porównaniu sygnału przy zastosowaniu ustawień detektorów przeciwnych do określonych, znormalizowaniu wyników, a następnie określeniu wkładu z ogona dla danych eksperymentalnych (odpowiednie ustawienia kinematyczne) Dane eksperymentalne oraz symulacja przy braku cięcia na E t miss tło QCD dla W->ev

21

22 sig N W ( Z ) A W (Z ) C W (Z ) L W (Z ) tot W ( Z ) BR( W ( Z) lv( ll)) W ( Z ) C sig W ( Z ) W ( Z ) L W ( Z ) -liczba zdarzeń sygnału po odjęciu zdarzeń tła -współczynnik akceptancji: część zdarzeń, która przeszła cięcia geometryczne i kinematyczne -współczynnik określający zależność od trigerowania, rekonstrukcji zdarzeń, efektywności działania detektorów -luminescencja na proces A N

23 Kolejno: Współczynnik na delekcję zdarzeń (np. wspólny wierzchołek) Współczynnik zależności efektywności rekonstrukcji zdarzeń przy zastosowanych cięciach kinematycznych i geometrycznych Współczynnik leptonowy: rekonsrukcja i indentyfikacja leptonu Współczynnik na zależności triggerowania (liczone na podstawie danych, pozostałe na podstawie symulacji)

24

25 Wartości współczynników. Warto zwrócić uwagę na zależności efektywności dla kanału mionowego i elektronowego

26

27 Służy porównaniu z wynikami teoretycznymi, gdyż zarówno dla danych doświadczalnych jak i teoretycznych niepewności pomiarowe częściowo się znoszą Wartości teoretyczne: Wartości doświadczalne: Dla porównania:

28 Otrzymana wartość: 0.20±0.02(stat)±0.01(syst) Badamy ją w celu sprawdzenia zgodności otrzymanych wyników z przeprowadzanymi symulacjami, jest czuła na funkcje struktury protonu (stąd m.in. zależność od eta i od kanału). W tym doświadczeniu za mała statystyka.

29 Measurement of the W-> lv and Z->ll production cross sections in proton-proton collisions at s = 7 TeV with the ATLAS detector - arxiv: