Verval van het Z-boson

1
Verval van het Z-boson
Presentatie Els Koffeman Spreker Ivo van
Vulpen
2

• In Theorie
• krachten deeltjes
• foton
• Z boson
• W boson
• gluon
• materie deeltjes
• 6 soorten quarks
• electron
• muon
• tau (of tau-lepton)
• neutrinos

3
In Theorie
EMC2! 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
Of, bij nog meer energie
Een W of W- weegt 80 GeV /c2
Niet voor vandaag
4
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
5
Z-bosonen die jullie gaan bekijken
DELPHI

• LEP

6

• 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 (quarkquarkquark,
  zoals bijvoorbeeld protonen) of als mesonen
  (quarkantiquark).
• 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

7
dwarsdoorsnede
8
Tracker
9
Tracker
Z?ee-
10
X
X
Tracker
Z???-
X
X
11
Wat is dit? geladen spoor veel energie in de
electro-magnetische calorimeter electron! en
dat tweemaal, dus Z naar ee-! Waarom geen
twee taus die beide naar electronen vervallen?
Taus verliezen veel van hun energies aan
niet-gedetecteerde neutrinos.
12
Tracker
Z?qq
13
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.
14
Tracker
Z???-
X
X
electron muon
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

16
Tracker
Z???-
X
Hadronisch(3) muon
X
17
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!
18
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