Verval van het Z-boson Presentatie: Els Koffeman Spreker: Ivo van Vulpen

In Theorie: ‘krachten’ deeltjes foton Z boson W boson gluon ‘materie’ deeltjes 6 soorten quarks electron muon tau (of tau-lepton) neutrino’s

Of, bij voldoende energie: In Theorie: electron + anti-electron deeltje + anti-deeltje foton E=MC2! Een Z0 weegt 90 GeV/c2 en een electron maar 0.510 MeV /c2, dus er is heel veel extra kinetische energie nodig! Of, bij voldoende energie: electron + anti-electron deeltje + anti-deeltje Z0 – boson Of, bij nog meer energie: Een W+ of W- weegt 80 GeV /c2 electron + anti-electron deeltje + anti-deeltje W+ W- -boson Z0 Z0 -boson Niet voor vandaag…

De LEP operators vertellen ons: In de praktijk: De LEP operators vertellen ons: electron (van links) anti-electron (van rechts) Wij detecteren: bijbehorend anti-deeltje in tegenovergestelde richting deeltje (quark of lepton) in een willekeurige richting

Z-bosonen die jullie gaan bekijken: DELPHI LEP +

In de praktijk: De krachten deeltjes dienen alleen als productie middel. Door een electron en een anti-electron te laten botsen (annihileren) is er energie vrij voor de productie van allerlei (exotische) deeltjes. Door de electronen en positronen zoveel energie te geven dat ze ongeveer de energie (of massa) van een Z-boson hebben bij een botsing ontstaat er een extra grote productie. De geproduceerde materie deeltjes is wat we bestuderen. Quarks kunnen niet zonder elkaar: worden alleen waargenomen als hadronen (quark+quark+quark, zoals bijvoorbeeld protonen) of als mesonen (quark+antiquark). Electronen en muonen zijn goed te detecteren Neutrinos zijn bijna niet te detecteren, hooguit door speciaal hiervoor ontworpen neutrino-detectoren. En dan nog de taus…

dwarsdoorsnede

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers Tracker Niks

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers Tracker Niks Ze+e-

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers X X Tracker Niks Z+- X X

De tracker meet de sporen die geladen deeltjes achterlaten De electro-magnetische calorimeter meet de energie van de deeltjes Wat is dit? geladen spoor + veel energie in de electro-magnetische calorimeter = electron! en dat tweemaal, dus Z naar e+e-! Waarom geen twee taus die beide naar electronen vervallen? Taus verliezen veel van hun energies aan niet-gedetecteerde neutrinos.

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers Tracker Niks Zqq

De tracker meet veel geladen deeltjes De calorimeters meten veel verschillende deeltjes Wat is dit? Veel sporen + veel energie in de electro-magnetische en hadronische calorimeter = quarks! En dat tweemaal, dus Z naar qq! Waarom geen twee taus die beide naar electronen vervallen? Taus vervallen naar 1 of 3 geladen deeltjes, dus niet veel sporen.

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers Tracker Niks Z+- X electron + muon X

 1 geladen hadron ( +  ) 50%  3 geladen hadronen ( +  ) 15% Taus hebben een korte levensduur van 2,9 10-17s en vervallen voor we ze kunnen detecteren met een LEP detector. Dus moeten we ze opsporen aan de hand van de vervalsproducten.   ( +   +  ) 17%  e ( +  e +  ) 17%  1 geladen hadron ( +  ) 50%  3 geladen hadronen ( +  ) 15%

Hadronische Calorimeter Electromagnetische Calorimeter Hadronische Calorimeter Muon kamers Tracker Niks Z+- X Hadronisch(3) + muon X

De tracker meet niet heel veel geladen deeltjes De calorimeters meten aan 1 kant verschillende deeltjes dus quarks Aan de andere kant: 1 spoor, een beetje energie in de calorimeters en activiteit in de muon kamers: een muon! Wat is dit? Aan de ene kant een muon (spoor + beetje energie in de calorimeters + muonkamer activiteit). Aan de andere kant iets met quarks, maar niet al teveel sporen. Dus een tau!

Samenvatting Ieder groepje analyseert 100 botsingen Per botsing: kies uit en tel Z vervalt naar 2 muonen Z vervalt naar 2 elektronen Z vervalt naar 2 tau deeltjes (die ook vervallen) Z vervalt naar 2 quarks Moeilijk ? Probeer vooral het aantal tau-deeltjes goed te krijgen