{"id":95,"date":"2012-06-26T11:33:27","date_gmt":"2012-06-26T11:33:27","guid":{"rendered":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/?page_id=95"},"modified":"2021-01-07T17:39:06","modified_gmt":"2021-01-07T17:39:06","slug":"poszukiwania-bozonu-higgsa","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/?page_id=95","title":{"rendered":"Poszukiwania bozonu Higgsa"},"content":{"rendered":"

W Warszawie analizujemy dane zebrane przez eksperyment CMS poszukuj\u0105c przypadk\u00f3w zderze\u0144 w kt\u00f3rych w\u015br\u00f3d dziesi\u0105tek cz\u0105stek zarejestrowanych w detektorze zaobserwowano mi\u0119dzy innymi cz\u0105stki pochodz\u0105ce z rozpadu dw\u00f3ch lepton\u00f3w tau. Stwierdzenie, \u017ce w zderzeniu powsta\u0142y dwa leptony tau pozwala przypuszcza\u0107, \u017ce pochodz\u0105 one z rozpadu cz\u0105stki Higgsa na lepton tau i antylepton tau. Niestety cz\u0105stki pochodz\u0105ce z rozpad\u00f3w bozonu Higgsa lub lepton\u00f3w tau mog\u0105 powsta\u0107 tak\u017ce w innych procesach. Takie procesy nazywamy t\u0142em. W Warszawie zajmujemy si\u0119 metodami przewidywania w ilu zderzeniach oczekujemy pojawienia si\u0119 takich samych cz\u0105stek jak pochodz\u0105cych bozonu Higgsa, czyli “szacowania t\u0142a”.
\n<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/a>

Rozk\u0142ad masy policzonej dla dw\u00f3ch lepton\u00f3w tau zaobserwowanych w detektorze CMS. Kolor \u017c\u00f3\u0142ty oznacza leptony pochodz\u0105ce z rozpadu cz\u0105stki Z. Przerywana niebieska linia pokazuje jak wygl\u0105da\u0142by wykres gdyby w zderzeniach by\u0142 produkowany tak\u017ce bozon Higgsa.<\/p><\/div>\n

Wi\u0119kszo\u015b\u0107 znanych i hipotetycznych cz\u0105stek elementarnych rozpada si\u0119 prawie natychmiast po wytworzeniu, wi\u0119c ich badanie polega na analizie ich produkt\u00f3w rozpadu, kt\u00f3re mog\u0105 by\u0107 zarejestrowane w detektorze.\u00a0Maj\u0105c kierunki lotu i energie cz\u0105stek i zak\u0142adaj\u0105c \u017ce powsta\u0142y w wyniku rozpadu jakie\u015b innej cz\u0105stki mo\u017cna obliczy\u0107 mas\u0119<\/a> tej pocz\u0105tkowej cz\u0105stki. Je\u017celi do oblicze\u0144 wzi\u0119li\u015bmy dwie cz\u0105stki naprawd\u0119 pochodz\u0105ce z rozpadu np. bozonu Higgsa narysujemy na histogramie<\/a> warto\u015bci obliczone dla wielu zderze\u0144 proton-proton b\u0119dzie wida\u0107 zgrupowanie w okolicach masy cz\u0105stki.<\/p>\n

\"\"<\/a>

Schematyczne przedstawienie rozpadu bozonu Higgsa na dwa leptony tau, i nast\u0119puj\u0105cego po tym rozpadu taon\u00f3w na mion, neutrina i piony (hadrony oznaczone jako pi).<\/p><\/div>\n

Analiza poszczeg\u00f3lnych kana\u0142\u00f3w rozpadu jest na tyle skomplikowana, \u017ce ka\u017cda grupa badawcza zajmuje si\u0119 tylko wybranymi kana\u0142ami. W Warszawie, we wsp\u00f3\u0142pracy z naukowcami z E<\/a>cole Polytechnique<\/a> (Pary\u017c, Francja) bierzemy udzia\u0142 w poszukiwaniu bozonu Higgsa w rozpadzie na dwa leptony tau<\/a>. Lepton<\/a>y<\/a> tau te\u017c rozpadaj\u0105 si\u0119 na wiele sposob\u00f3w, a my zajmujemy si\u0119 przypadkami w kt\u00f3rych jeden lepton rozpad\u0142 si\u0119 na neutrina i mion<\/a>, drugi na cz\u0105stki oddzia\u0142ywaj\u0105ce silnie (hadrony<\/a>) i neutrina<\/a> (patrz schemat na rysunku obok). Znajdowanie przypadk\u00f3w w kt\u00f3rych pojawi\u0142 si\u0119 lepton tau, a nast\u0119pnie rozpad\u0142 na hadrony jest szczeg\u00f3lnie trudne, poniewa\u017c w ka\u017cdym zderzeniu powstaj\u0105 setki hadron\u00f3w i bardzo cz\u0119sto wygl\u0105daj\u0105 tak samo jak te pochodz\u0105ce z rozpadu taon\u00f3w. Efekt jest taki, \u017ce znakomita wi\u0119kszo\u015b\u0107 przypadk\u00f3w kt\u00f3re wybieramy zawieraj\u0105 cz\u0105stki kt\u00f3re albo nie pochodz\u0105 z rozpadu taon\u00f3w, albo taony w tych przypadkach nie pochodz\u0105 z rozpadu cz\u0105stki Higgsa.<\/p>\n

\"\"<\/a>Rysunek obok pokazuje rozk\u0142ad masy obliczonej dla dw\u00f3ch taon\u00f3w znalezionych w przypadkach zderze\u0144 proton-proton (czarne punkty) oraz przewidywania oparte na symulacjach komputerowych (kolorowe histogramy). Niebieska linia pokazuje wk\u0142ad od rozpad\u00f3w cz\u0105stki Higgsa. Jak wida\u0107 wynosi on tylko oko\u0142o 15 przypadk\u00f3w dla masy 120, kiedy w tym samym miejscu obserwujemy oko\u0142o 1500 przypadk\u00f3w pochodz\u0105cych z innych proces\u00f3w! Odkrycie nowej cz\u0105stki mo\u017cna zadeklarowa\u0107 tylko wtedy gdy jeste\u015bmy pewni, \u017ce wiemy ile przypadk\u00f3w oczekujemy zak\u0142adaj\u0105c, \u017ce cz\u0105stki Higgsa nie ma. Por\u00f3wnuj\u0105c nasze przewidywania z obserwacjami mo\u017cemy powiedzie\u0107, \u017ce bozon Higgsa istnieje, je\u015bli zaobserwujemy znacz\u0105co wi\u0119cej przypadk\u00f3w. W Warszawskiej grupie CMS naukowcy i studenci zajmuj\u0105 si\u0119 metodami szacowania liczby przypadk\u00f3w w kt\u00f3rych hadrony niepochodz\u0105ce z rozpadu taon\u00f3w zosta\u0142y niew\u0142a\u015bciwie zidentyfikowane jako produkty rozpadu taon\u00f3w (fioletowy kolor na rysunkach powy\u017cej).<\/p>\n

\"\"<\/a>

Aktywno\u015b\u0107 systemu komputerowego GRID 27.06.2012. Kolorowe punkty na mapie oznaczaj\u0105 o\u015brodki komputerowe, linie oznaczaj\u0105 wymian\u0119 danych mi\u0119dzy o\u015brodkami.<\/p><\/div>\n

W naszej pracy piszemy programy komputerowe (w j\u0119zykach C++ i Python) do analizy danych zapisanych przez detektor CMS. Analizujemy miliardy przypadk\u00f3w pochodz\u0105cych ze zderze\u0144 w LHC oraz z symulacji komputerowych, kt\u00f3re zajmuj\u0105 setki Terabajt\u00f3w. Do analizy wykorzystujemy GRID komputerowy<\/a> – zesp\u00f3\u0142 tysi\u0119cy komputer\u00f3w rozproszonych po ca\u0142ym \u015bwiecie. Nasi studenci wysy\u0142aj\u0105 w GRID tysi\u0105ce zada\u0144 obliczeniowych, kt\u00f3re wykonywane s\u0105 na komputerach w Polsce w o\u015brodkach CI\u015a<\/a> i ICM<\/a>, w CERN czy w o\u015brodkach w Stanach Zjednoczonych.<\/p>\n

W latach od 2015 do 2019 badania te by\u0142y wsp\u00f3\u0142finansowane przez Narodowe Centrum Nauki w ramach projektu “Rozpady na leptony tau – narz\u0119dzie do badania w\u0142asno\u015bci bozonu Higgsa za pomoc\u0105 eksperymentu CMS przy LHC” numer 2014\/13\/B\/ST2\/02543<\/strong><\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

W Warszawie analizujemy dane zebrane przez eksperyment CMS poszukuj\u0105c przypadk\u00f3w zderze\u0144 w kt\u00f3rych w\u015br\u00f3d dziesi\u0105tek cz\u0105stek zarejestrowanych w detektorze zaobserwowano mi\u0119dzy innymi cz\u0105stki pochodz\u0105ce z rozpadu dw\u00f3ch lepton\u00f3w tau. Stwierdzenie, \u017ce w zderzeniu powsta\u0142y dwa leptony tau pozwala przypuszcza\u0107, \u017ce … Continue reading →<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":111,"parent":167,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/95"}],"collection":[{"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=95"}],"version-history":[{"count":47,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/95\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1257,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/95\/revisions\/1257"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/167"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/111"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/cms.fuw.edu.pl\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=95"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}