Ejercicio: Identificación y medida de la masa del mesón J/ Ψ
-
Upload
abelardo-estacio -
Category
Documents
-
view
21 -
download
0
Transcript of Ejercicio: Identificación y medida de la masa del mesón J/ Ψ
Ejercicio: Identificación y medida de la masadel mesón J/Ψ
2
El mesón J/Ψ
• Objetivo del ejercicio: identificación de partículas J/Ψ y medida de su masa visualizando colisiones registradas por el detector CMS
Un poco de historia sobre el mesón J/Ψ ...
3
Predicción de la existencia de un cuarto “quark”
ccuu
dd ss ννeeννee ννμμννμμ
e-e-µ-µ-
(Glashow, Iliopoulos, Maiani)
El modelo Estándar en 1970
4
Descubrimiento del quark “charm” (encanto)
Noviembre de 1974:
Descubrimiento de un estado ligado cc en dos experimentos independientes
'Psi' en SLAC (Burt Richter)
'J' en Brookhaven (Sam Ting)J/ (psi)
Masa J/Ψ= 3.097 GeV/c2
5
La partícula J/ no es estable
Se desintegra rapidísimamente (vida media ~10-20 s) en partículas más ligeras, que a su vez se pue-den desintegrar si no son estables.
Nosotros observamos las partículas que viven un tiempo suficiente para poder ser registradas por el detector
J/ Hadrones (combinaciones de quarks)
J/ e+e
J/ +
6
Reconstrucción de la partícula J/
p p
Q(+) = +1
Q() = 1 Q(J/ )= 0
pJ/ = p+ + p-
EJ/ = E+ + E-
Leyes de conservación de la energía y el momento lineal:o La suma de los momentos de las partículas finales es igual al
momento de la partícula inicial o La suma de las energías de las partículas finales es igual a la
energía de la partícula inicial
7
Mecánica relativista
Mecánica clásica (I. Newton)
Mecánica relativista (A. Einstein)
Momento: p = m v
Energía: E = ½ m v2
Momento: p = m v / (1-2)½ = v/cEnergía: E = [p2c2+m2c4]½
Energía y mas son equivalentesmJ/ = (E2J/ p2
J/ c2)½ / c2
8
Reconstrucción de Muones
x
Reconstrucción en el detector de trazas Tracker Muon
Reconstrucción en el detector de muonesStandAlone Muon
Junto los dos trozos Global Muon
x
x
x
xx
x
x
x
x
x
9
Un suceso real de producción y desintegración de J/Psi
Dos muones, de carga opuesta
Vista perpendicular al campo magnético
Detectados en las tapas del detector de muones
Vista paralela al campo magnético
F = q·(vB)=mv2/
mv = p = q B
10
Identificación de muones
• Analizaremos colisiones seleccionadas con dos muones
• Condiciones para identificar un J/Ψ en una colisión:• Dos trayectorias de muones de cargas
eléctricas opuestas • Calidad de la trayectoria reconstruida de
los muones (global/tracker/standalone)
11
Muones con cargas opuestas
• Para ser un posible candidato a J/Ψ, la colisión debe contener dos trayectorias de muones de cargas eléctricas opuestas
• Las dos trayectorias deben curvarse en distintas direcciones dentro del imán solenoidal
• Para determinar la carga de la partícula utiliza la proyección X-Y en el visualizador de colisiones
12
Muones con cargas opuestas
13
Calidad de la trayectoria del muón
• Si dos muones pasan la prueba de la "carga", entonces evalúa la probabilidad de tener un candidato J/Ψ calificando cada una de las trayectorias de los muones• Cada muón muestra una trayectoria
llamada "muon global"• Hay también muones reconstruidos sólo en las
cámaras de muones y sólo en el tracker
• La trayectoria no está estrechamente relacionada con un "jet" (chorro de partículas que aparece como un cono en el visualizador)
14
No vemos quarks, vemos jets
jet 1
jet 2
q
q
La fuerza fuerte confina a los quarks.
Experimentalmente vemos jets (chorros) de partículas
15
Muones dentro de jets
• Los jets pueden contener muones• No es lo que estamos buscando
16
Par de muones dentro de jet
• No todos los pares muon-antimuon provienen de un J/Ψ
• Un jet puede incluso contener un J/Ψ
17
Muones de la desintegración de piones y kaones
• Hay otras partículas que se desintegran en muones, por ejemplo los mesones K y π
• Los mesones K y π tienen una vida media relativamente larga (~10-8 s) y algunos pueden viajar ~metros antes de desintegrarse, de modo que el muon no proviene del vértice de la colisión
18
J/Ψ aislado
• Buscamos esto
19
Ejemplo de J/Ψ
20
Puntuación de candidatos a J/Ψ
• Puntúa los candidatos• 0: (ninguna posibilidad,
p.e. cargas iguales)• 1: Seguramente no• 2: Quizás sí• 3: Seguro que sí (p.e., dos
muones globales de cargas opuestas)
• Introduce tu valoración en la hoja de cálculo
21
Analicemos las colisones!!!
• Cada grupo de dos analizará 100 colisiones• Establece los criterios de puntuación (0-3)• Discute con tus compañeros, pregunta a los
físicos• Al finalizar, cuenta el número de sucesos en
cada categoría, compara con otros grupos. Si los números son muy diferentes, discute tus criterios y mira si alguien necesita hacer un ajuste
• Diviértete!• Vamos ahora a aprender a usar el
visualizador de colisiones