introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · què)farem)avui?) •...

23
Introducció a l’exercici amb ordinador MasterClass 2015 Vicente J Rives Molina, Carla Marín Benito

Upload: others

Post on 16-Jun-2020

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Introducció  a  l’exercici  amb  ordinador  

MasterClass  2015    

Vicente  J  Rives  Molina,  Carla  Marín  Benito  

Page 2: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Què  farem  avui?  •  Treballar  com  un  cien?fic  del  CERN  per  un  dia!  •  Aprendre  què  és  el  bosó  Z  i  la  seva  naturalesa.  •  Mesurar  les  seves  propietats.  •  UMlitzar  un  programa  para  visualitzar  el  nostre  treball.  •  Contactar,  comparMr  i  combinar  els  nostres  resultats  amb  altres  universitats  d’altres  països.  

2  

Page 3: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Què  és  el  bosó  Z?  •  Juntament   amb   el   bosó   W,   és   un   dels   portadors   de   la   força  

dèbil.  

•  Propietats:  •  Temps  de  vida  molt  curt:  només  3·∙10-­‐24  s!  •  Massa  força  gran:  al  voltant  de  90  GeV.  

•  No   el   podem   ‘veure’   directament,   només   a   través   dels   seus  productes  de  desintegració:  •  El  bosó  Z  és  neutre        es  desintegra  en  un  parell  par?cula-­‐

anMpar?cula.  

•  A  l’exercici  veurem  dos  Mpus  de  desintegració:  •  Z              electró  –  positró  •  Z              muó  –  anMmuó  

→→

3  

Page 4: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

ATLAS  

4  

Page 5: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Què  passa  ?sicament?  

Els   protons,   al   99.999999%   de   la  velocitat  de  la  llum,  xoquen  al  centre  dels  detectors.  

5  

Hi  ha  molta  energia,  que  dóna  lloc  a  l’aparició  de  moltes  par?cules:    •  Algunes  les  veiem:  muons,  electrons,  etc.  

•  Altres  no:  Z,  Higgs,  etc.  

Page 6: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Algunes  par?cules  decauen  en  altres.  I  cada  procés  té  una  probabilitat  associada.  Les  noves  par?cules  poden  ser  estables  o  tornar  a  decaure.  

6  

A   parMr   dels   productes  finals  podem  reconstruir  el  que   ha   passat   des   del  principi.    Així   és   com   trobarem   el  nostre  bosó  Z!  

Què  passa  ?sicament?  

Page 7: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Com  veiem  les  par?cules  amb  el  nostre  detector?  

7  

Page 8: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Com  treballarem?  

UMlitzarem   sogware   del   CERN,   un   programa   anomenat  HYPATIA.  

•  Veurem  les  senyals  que  deixen  les  par?cules.  •  Per  cada  par?cula  Mndrem  la  seva  informació.  •  DisMngirem  entre:  

•  Senyal:  el  que  busquem,  hem  trobat  un  bosó  Z.  •  Soroll  (background):  tot  allò  que  creiem  que  no  conté  un  bosó  Z.  

Atenció!!   En   el   background   pot   haver   coses   interessants!   Els  descobriments  apareixen  en  els   llocs  en  els  que  no  sabem  que  hi  ha  coses!!  

8  

Page 9: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Què  veurem?  

Visualització  de  l’esdeveniment  

Informació  de  les  par?cules  

Opcions  de  visualització  

Càlcul  de  la  massa  

9  

Page 10: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Visualitzador  de  l’esdeveniment  

Cambra  de  muons  

Calorímetre  hadrònic  

Calorímetre  electrònic  

Cambra  de  traces  

10  

Page 11: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Electrons  (-­‐)  i  positrons  (+)    Estan  carregats        deixen  senyal   a   la   cambra   de  traces.          Deixen  molta  energia   al  calorímetre.   Quant  més  gran   sigui   la   columna  groga,  més  energia  té.  

11  

Page 12: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Muons  (-­‐)  i  anMmuons  (+)    Estan  carregats        deixen  senyal   a   la   cambra   de  traces.    Deixen   poca   energia   al  calorímetre  electrònic.    Deixen   senyal   a   la  cambra  de  muons.  

12  

Page 13: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Neutrins    No  estan  carregats          no  deixen   senyal   a   la  cambra  de  traces.        No   els   veiem,   però  sabem   que   h i   són  perquè   falta   molta  energia  (missing  ET).    N o m é s   p o d e m  o b s e r v a r -­‐ l o s  indirectament   aplicant  conservació   d’energia   i  moment.  

13  

Page 14: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Fotons  

 No  estan  carregats          no  deixen   senyal   a   la  cambra  de  traces.          Deixen  molta  energia  al  calorímetre  electrònic.  

14  

Page 15: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Perquè  hem  parlat  de  fotons?  Avui,   a   més   de   buscar   bosons   Z,   si   anem   amb   molta   cura,  també  podrem  trobar  ...  el  Higgs!  

15  

El   Higgs   pot   decaure   de   moltes  maneres.  Avui  ens  centrarem  en:    

•  Quatre  leptons.  •  Dos  fotons.  

Page 16: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Com  treballarem?  

16  

•  Treballarem  per  parelles.    •  Cada  parella  Mndrà  assignada  una  

lletra  (A-­‐T).    •  Anal i tzareu   les   dades   que  

corresponen  a  cada  lletra:  

•  50  esdeveniments  per  grup.  •  No   cal   fer-­‐los   tots,   més   val  

qualitat  que  quanMtat    J  

Page 17: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Passos  que  seguirem  

17  

•  Anirem  esdeveniment  a  esdeveniment  buscant  el  bosó  Z   i  el  Higgs.  

 •  Veurem  els  Mpus  de  decaïments  següents:  

•  Z              electró  +  positró  •  Z              muó  +  anMmuó  •  H  fotó  +  fotó    

•  Guardarem  els  esdeveniments  que  ens  semblin  interessants:  •  Aquells  on  creiem  haver  trobat  un  bosó  Z  o  H.  •  Aquells  on  sembla  haver  alguna  cosa  encara  que  no  sigui  

un  bosó  Z  o  H.  

•  No  os  preocupeu  si  no  enteneu  alguna  cosa,  pregunteu!  

→→→

Page 18: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Baixar  les  dades  hxp://cernmasterclass.uio.no/datasets/  

Cada  grup  es  baixa  les  dades  corresponents  a  la  seva  lletra  i  les  guarda  a  l’escriptori  (no  cal  descomprimir-­‐les).  

18  

Page 19: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Carregar  les  dades  Anem  al  escriptori  i  fem  doble  clic  al  icone  “HypaMa”.  Un  cop  dins,  fem:  File            Read  Event  Locally  i  seleccionem  l’arxiu  descarregat.  →

19  

Page 20: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Seleccionar  les  dades  Si  creiem  que  hem  trobat  un  bosó  Z,  seleccionem  les  traces  i  indiquem  de  quin  Mpus  són.  El  programa  calcularà  la  massa  invariant.  

1  -­‐  Seleccionem  la  traça  

2  –  Indiquem  el  Mpus  

3  –  Apareix  la  traça  a  la  finestra  de  masses  invariants  

20  

Page 21: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

1  -­‐  Seleccionem  el  fotó  

2  –  Indiquem  el  Mpus  

3  –  Apareix  el  fotó  a  la  finestra  de  masses  invariants  

21  

Seleccionar  les  dades  Els  fotos  els  trobarem  a  la  pestanya:  Physics  Objects  i  els  seleccionem  de  la  mateixa  manera.  

Page 22: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

Enviar  les  dades  A   les  3.30  pm  haurem  acabat   l’exercici   i   enviarem   les  dades  al  CERN  via  web  (explicarem  com  fer-­‐ho  al  moment).    Entre   les   3.30   pm   i   les   4pm   posarem   totes   les   nostres   dades  juntes  i  les  comentarem.    A   les   4   pm   començarà   la   videoconferència   amb   el   CERN:  necessitarem  un  voluntari  per  explicar   els  nostres   resultats   als  altres  insMtuts!!  

22  

Page 23: Introduccióa l’exercici+amb+ ordinador+ · Què)farem)avui?) • Treballar)com)un)cien?fic)del)CERN)per)un)dia!) • Aprendrequèés)el)bosó) Z)i)lasevanaturalesa.) • Mesurar)les)seves)propietats.)

A  TREBALLAR!!  

23