Il rivelatore CMS e preparazione degli esercizi

CMS Masterclass 2016
LHC
LHC si trova ~100 m sottoterra
tra la Svizzera e la Francia
vicino al CERN di Ginevra
where beams cross and
some particles collide
LHC al CERN
Il Large Hadron Collider è
al momento il progetto più
importante al CERN di
Ginevra.
I due esperimenti ATLAS e CMS, il Compact Muon
Solenoid, hanno preso una gran quantità di dati che
sono stati utilizzati per prima cosa per verificare il
Modello Standard. Nel 2012 è stata annunciata la
scoperta del bosone di Higgs. Questo è il punto di
partenza per cercare nuova fisica.
Il rivelatore
Disegno in generale:
Cilindri concentrici alla linea del fascio
Dall’interno verso l’esterno…
Tracciatore
Calorimetro elettromagnetico
Calorimetro adronico
Magnete
Camera a muoni
*la posizione del magnete varia nei vari rivelatori
Muoni in CMS
Web
Version
Elettroni in CMS
Web
Version
Adroni neutri in CMS
Web
Version
Adroni carichi in CMS
Web
Version
Fotoni in CMS
Web
Version
Energia di interazione
Ciascun fascio di protoni ha un’energia di 4 TeV per cui
l’energia di collisione è 2 x 4 TeV = 8 TeV.
Tuttavia il protone è composto di quarks e gluoni che
hanno una frazione dell’energia iniziale del fascio, per cui
l’energia a disposizione è minore di 8 TeV.
Particelle W e Z a LHC
Quando le due particelle
all’interno dei protoni si scontrano,
la loro energia cinetica si
trasforma in energia+massa per
creare nuove particelle.
Noi cercheremo i bosoni mediatori
della forza debole:
• il bosone positivo W + ,
• il bosone negativo W -,
• il bosone neutro Z.
W and Z Particles
Il bosone W viene creato ma
vive un istante e poi si
disintegra in un elettrone (o
muone) più un neutrino.
Il neutrino non si vede nel
rivelatore, ma dà luogo ad
“energia mancante” (missing
transverse energy) e così è
possibile riconoscerlo in
maniera semplice.
W and Z Particles
Il bosone Z invece si
disintegra subito in una
coppia di muoni di carica
opposta oppure in una
coppia di elettroni.
È possibile come vedremo
ricostruire la massa della
particella iniziale,e se questa
vi viene intorno a 90 GeV (90
volte la massa del protone),
allora siamo quasi sicuri che
sia un bosone Z.
Higgs Particles
Il bosone di Higgs è stato
scoperto nel 2012 dagli
esperimenti ATLAS e CMS.
Il bosone di Higgs è
fondamentale perchè è
quello che dà la massa alle
particelle.
Una particella di Higgs si
riconosce perchè decade in
due Z oppure in due fotoni e
ha una massa di 125 GeV.
Higgs Particles
Il bosone di Higgs è stato
scoperto l’anno scorso dagli
esperimenti ATLAS e LHC.
Il bosone di Higgs è
fondamentale perchè è
quello che dà la massa alle
particelle.
Una particella di Higgs si
riconosce perchè decade in
due Z oppure in due fotoni e
ha una massa di 125 GeV.
Cosa cercherete
Riassumendo, cercherete W, Z e H che decadono
in questi modi,
cercando di
riconoscere:
• elettroni
• muoni
• fotoni
• neutrini dalla
“missing energy”
iSpy:Visualizzatore di eventi
Compito di oggi: W e Z
Esempio di una W che
decade in un muone
(traccia rossa) e neutrino
(missing energy, freccia
gialla)
Esempio di una Z che
decade in due muoni
(due tracce rosse)
Compito di oggi: e/mu
Esempio di una W che
decade in un elettrone
(traccia gialla che punta a
deposito verde) + neutrino
Esempio di una W che
decade in un muone (traccia
rossa) + neutrino
Compito: W+/W• Calcolo W+/W-: se la traccia è in senso orario è
positiva
Compito: massa delle Z
• Farete un grafico della massa della Z
Compito: H-> ZZ
• Dovrete riconoscere eventi
con due Z, per es. eventi come questi. Questi
eventi sono candidati
Higgs e se la massa
viene 125 GeV, avrete
trovato la Higgs
Compito: H-> due fotoni
La particella di Higgs si riconosce anche se
decade in due fotoni
I fotoni si riconoscono perchè hanno due depositi verdi senza tracce che
puntano ad essi.
E ora tocca a voi !
https://www.i2u2.org/elab/cms/cima/index.php
MasterCMSxx
Sommario topologie
W-> e ν
Senso orario: muone
positivo
Antiorario: muone negativo
W-> muone ν
H -> ZZ
Z-> muone muone
(Z-> elettrone elettrone)
H -> fotone fotone