2012 EDITION

Programa A Estrutura Elementar da Matéria Do que o mundo é feito: As partículas e suas interações Um pouco de história: Descobertas do último século Os Aceleradores de Partículas e as Experiências do CERN Explorando o mundo subatômico: Aceleradores e detectores A Física do Large Hadron Collider – LHC Introdução à Análise de Dados Exercício MasterClass: Identificação e medida das propriedades dos Bósons W e Z

Parte 5 Exercício Master Class: Identificação e medida das propriedades dos Bósons W e Z

Detectores Os detectores são constituídos por várias partes para medir os diferentes aspectos do evento Devemos medir: Posição Momento Energia Carga Tipo

Detectores Modernos A ideia básica é medir as partículas carregadas, fótons, jatos e missing Et de maneira acurada. A parte de detecção de traços (tracking) deve ter a menor quantidade de material interno possível Detectores cilíndricos e em várias camadas

Detector do CMS Março/2011 SPRACE

Magneto Trajetória ECal HCal Sistema de muons 3 detectores diferentes CSC, DT and RPC 1- Composed of 5 sub-systems: a tracker, electronic and hadronic calorimeters, muon system and magnet 2- The tracking system is composed of two parts: - the innermost part is a pixel system with about 65 million pixels (100x150um) divided in three cylindrical layers (4,7,11cm), because each channel produces 50 microwatts the pixels are mounted on a cooling system; the outermost part is a strip system with 10 layers: inner barrel is comprised of 4 layers assembled in shells on to two inner endcaps (each composed of 3 disks), outer barrel which is 6 layers and 2 endcaps closing the tracker. A total of 15000 modules are equiped with readout electronics for 10 million active strips. Different modules setup for different layers. Operated at -20C. 3- The Ecal is comprised of a barrel section and two endcaps. The scintillator material is a lead tungstate crystal which has appropriated characteristics such as high-density (8.28 g/cm3), short radiation length (0.89 cm) and high transparency. The barrel has a total of 61200 crystals with cross-section of 22x22mm2 at the front-face and 26x26 mm2 at rear faces. Specially important for the Higgs search at low mass range. With such granularity it should allow the measurement of the diphoton decay channel. 4- The HCAL is organized in HBarrel, HEndcaps, HForward, HOuter cal. The tail catcher (HO) goes outside the Magnet coil and complements the inside barrel material which is limited between by the coil and ECal boundaries. Plays important role on the measurement of the jets and apparent transverse missing energy of possible exotic particles. 5- The muon system consists of barrel and two endcaps HCal Sistema de muons

Detecção no CMS

Exercício: Identificando W e Z no CMS W e Z: partículas mediadoras da força fraca. Decaem imediatamente Como identificá-las? Produto de decaimento Vamos olhar para os decaimentos leptônicos. Por quê? Pergunta: Como sabemos que as partículas vieram de uma partícula que decaiu? Z W

É possível separar W’s de Z’s ? W’s decaem em lepton + Neutrino Z’s decaem em pares de lepton-antilepton Missing ET

É possível diferenciar os elétrons e múons ? Elétrons depositam toda a energia no calorímetro eletro-magnético Muons atravessam o sistema de calorímetros Muons deixam traços no sistema de múons Vamos calcular a razão muons/eletrons. O que esperamos?

É possível diferenciar a carga? Campo magnético na direção do eixo z Partículas positivas curvam no sentido horário Vamos calcular a razão +/- para os bósons W Esperamos alguma diferença?

Massa invariante do candidato a Z Massa Invariante: Detecção indireta! Relação massa-energia Partícula decai: Energia final é a massa da partícula que decaiu Medindo a energia do sistema formado medimos a massa da partícula que decaiu Pergunta: Como sabemos que um par de muons veio de uma partícula que decaiu? Março/2011 SPRACE

Detector Display

Detector de lado

Alguns Eventos

Alguns Eventos