Presentacion TESINA "Estudio del Proceso e+e- to W+W- to enu q q’ en LEP" desarrollada en el CIEMAT en 2000, presentada en Universitat Autonoma de Barcelona como Tesina en Noviembre 2001
Análisis de datos reales del año 1999 del detector L3 del acelerador LEP (CERN, Suiza) y comparación con las simulaciones Monte Carlo. Calculo en FORTRAN.
Presentacion TESINA "Estudio del Proceso e+e- to W+W- to enu q q’ en LEP" desarrollada en el CIEMAT en 2000, presentada en Universitat Autonoma de Barcelona como Tesina en Noviembre 2001
1. ³ °
Estudio del Proceso
· Ï· Ï ÕÕ en LEP
M. Carmen Iglesias Escudero
Noviembre, 2001
L
L3
LL3
LL3
LL3
L33
3
² 1
±
M. Carmen Iglesias Escudero
2. ³ Indice
°
´
INDICE
1. OBJETIVOS.
´ ´
2. INTRODUCCION TEORICA.
¯ El proceso · Ï·Ï en el Modelo Est´ndar.
a
¯ Secci´ n eficaz del proceso.
o
¯ Masa del bos´ n W.
o
3. DISPOSITIVO EXPERIMENTAL.
¯ El detector L3.
4. SELECCION DE SUCESOS ·
´ Ï· Ï ÕÕ.
¯ Definici´ n de la se˜ al:
o n Ï· Ï ÕÕ.
¯ Selecci´ n de la muestra e qÕ.
o
´
5. SECCION EFICAZ DEL PROCESO
· Ï· Ï ÕÕ
6. MEDIDA DE LA MASA DEL W.
¯ Reconstrucci´ n de la masa invariante.
o
¯ M´ todo de calibraci´ n Monte Carlo.
e o
¯ Resultados.
²
7. CONCLUSIONES.
2
±
M. Carmen Iglesias Escudero
3. ³ Principales objetivos del trabajo
°
OBJETIVOS
² 3
±
M. Carmen Iglesias Escudero
4. ³ Principales objetivos del trabajo
°
OBJETIVOS
1. Seleccci´ n de la muestra:
o Ï· Ï ÕÕ.
¯ alta eficiencia: en torno al 75±.
¯ alta pureza: mayor del 90±.
µeliminar sucesos Õ Õ ´ µ
¯ b´ squeda de nuevos cortes.
u
µeliminar sucesos ÕÕ
2. Medida de la Secci´ n Eficaz del proceso:
o
· ÏÏ
· .ÕÕ
¯ Comparar datos y con predicciones te´ ricas:
o
µ Comprobar Mod. Est´ ndar.
a
3. Medida de la Masa del Bos´ n W.
o
¯ Comparar datos con predicciones te´ ricas:
o
µ Comprobar Mod. Est´ ndar.
a
² 4
±
M. Carmen Iglesias Escudero
5. ³ Introduccion Teorica
°
´ ´
INTRODUCCION TEORICA
² 5
±
M. Carmen Iglesias Escudero
6. ³ ·
Introduccion Teorica
Ï·Ï en el Modelo Est´ ndar
a
°
£ Proceso de gran importancia en la validaci´ n del M.S. a
o
trav´ s de medida directa de masa del W y sec. eficaz.
e
£ Se pueden distinguir tres niveles de sofisticaci´ n:
o
a.) Producci´ n WW on-shell:
o
Supone W es estable: masa fija y no se desintegra en otras
part´culas.
ı
b.) Producci´ n WW off-shell:
o
Considera W como resonancia con anchura finita, se
desintegra en 2 fermiones.
c.) Completa evaluaci´ n de todos los diagramas con el
o
mismo estado final.
² 6
±
M. Carmen Iglesias Escudero
7. ³ Introduccion Teorica
Secci´ n Eficaz del Proceso
o
°
Secci´ n Eficaz del proceso de producci´ n de WW off shell:
o o
Ê ´Ô× Ô×½µ¾
´×µ Ê×
¼ ×½ ´×½µ ¼ ×¾ ´×¾µ ¼´× ×½ ×¾µ
Las densidades Breit-Wigner:
´×µ ½ ´ ϵ¾ Ï Ï ¾Ï ¢
Ô
×
¾ · ¾
× Å Å
Ö
½¾
£ Las masas invariantes de los sistemas y ÕÕ
se dis-
tribuyen de acuerdo a una Breit-Wigner de anchura Ï y
centrada en MÏ .
² 7
±
M. Carmen Iglesias Escudero
8. ³ Introduccion Teorica
°
Masa del Boson W
£ Las masas de W y Z est´ n relacionadas con las masas del
a
top y del Higgs a trav´ s de la cte de Fermi.
e
½¡Ö
¾ÅÏ´½ ÅÏ Å ¾µ ½
«
Ô ¾ ¾
µ Medidas precisas de las masas de W, Z y del top propor-
cionar´ n informaci´ n acerca de ÑÀ × y constre˜ ir´ n m´ s
a o n a a
sus valores permitidos.
£ Ajustando datos de LEP1 y SLD al Mod. Est´ ndar, se ha
a
obtenido una medida indirecta de MÏ :
ÅÏ ¼ ¿ ¾ ¦ ¼ ¼¾ Î
µ Una medida de MÏ suficientemente precisa, propor-
cionar´a una comprobaci´ n directa del Mod. Est´ ndar.
ı o a
² 8
±
M. Carmen Iglesias Escudero
9. ³ Dispositivo Experimental
°
DISPOSITIVO EXPERIMENTAL
² 9
±
M. Carmen Iglesias Escudero
10. ³ Dispositivo Experimental
El acelerador LEP
°
LAGO LEMAN GINEBRA
PUNTO 8. CERN
PUNTO 2.
CERN Prévessin
PUNTO 6. PUNTO 4.
DELPHI
L3
SPS
e - Electrón
e + Positrón
OPAL
ALEPH
LEP
s
wi 0
Le 99
R. n. 1
ja
´
LEP2: energ´a c.m. supera umbral de producci on WW: 161 GeV.
ı
TOMA DE DATOS DEL A NO 1999˜
ı
Ô
Energ´as centro de masas:
× 192, 196, 200 y 202 GeV
² ±
Luminosidades integradas:
Ä
29.72, 83.69, 82,72 y 37.04 pb ½
10 M. Carmen Iglesias Escudero
11. ³ Dispositivo Experimental
El detector L3
°
n
el Imá
Yugo d
e
noid Detector de Muones
Sole
o
ag nétic e+
Puerta lectrom
tro E tice
ríme ovér
Calo Micr
de
ctor
Dete
co
róni
tro Had
ríme értic
e
Calo de V
r
ecto
e - Det
Detector Central Determina momento y carga de las par-
ticulas y su trayectoria desde el punto de interacci´ n.
o
Cal. electromagn´ tico BGO Determina posici´ n y en-
e o
erg´a de electrones y fotones.
ı
Cal. hadr´ nico Mide resto de energ´a de hadrones y su
o ı
direcci´ n. Adem´ s act´ a como filtro, s´ lo m.i.p. llegan al
o a u o
detector de muones.
Detector de muones Tres niveles de c´ maras de deriva,
a
²
miden curvatura de trayectoria del para obtener momto.
11
±
M. Carmen Iglesias Escudero
12. ³ Dispositivo Experimental
°
EG mechanical support
EG
39
49
0
15 2x2" phototriodes
per brick 4
ri ck 87
EG L b 2 light guides per brick
A
42,3
C
PA
75
S
TEC FTC
EGAP
- Tapa huecos entre barrel y end caps µ Zona muerta con
perdida de estad´stica e incremento de contaminaci´ n.
ı o
- Determina posici´ n y energ´a de e y pero con peor re-
o ı
soluci´ n µ Se˜ al detectada tendr´ caracter´st diferentes
o n a ı
µ Distintos cortes aplicados en la selecci´ n.
o
² 12
±
M. Carmen Iglesias Escudero
13. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
´
SELECCION DE SUCESOS
² 13
±
M. Carmen Iglesias Escudero
14. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Selecci´ n de la Muestra
o
Datos recogidos durante el a˜ o 1999:
n
Ô
× 192, 196, 200 y 202 GeV
Ä 29.72, 83.69, 82,72 y 37.04 Ô ½
£Proceso Ï·Ï ÕÕ.
Proc. semilept´ nico: canal limpio.
o
- No ambig¨ edad para identificar prod. desintegraci´ n.
u o
- F´ cil identificaci´ n carga bos´ n.
a o o
£Caracter´ısticas de la se˜ al
n ÕÕ:
a) electr´ n (bump + traza) energ´ tico aislado
o e
b) actividad hadr´ nica µ 2 jets provenientes de W
o
µ masa invariante 80.5 GeV
c) alta energ´a perdida perpendicular µ neutrino.
ı
Bump.Deposicion en calor´metros, 95% en BGO. Fotones y de-
ı
positan la mayor parte de energ en un solo cristal BGO al contrario
que hadrones.
Cascadas en el BGO
E γ,e hadrón
φ θ θ
² 14
±
M. Carmen Iglesias Escudero
15. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Suceso ÕÕ¼
Run # 764803 Event # 3795
L3L
L
LL3
L33
LL 3
L3
3
HCAL jet1
TEC 96
11 4 39
BGO + 26
22 7
4
33
35
18
11
30
38
15
13
electron
jet2
Vista transversal. Energ´a en BGO del electr´ n forma un
ı o
bump. Se˜ al de los dos jets en HCAL. La suma de mo-
n
² ±
mentos no es conservada pues no se detecta al neutrino.
15 M. Carmen Iglesias Escudero
16. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ Ö ÕÕ
°
Procesos Contaminantes
- · ´µ
ÕÕ
El m´ s importante. Analizando sus caracter´sticas se
a ı
puede eliminar en una alta proporci´ n:
o
– Energ´a perdida en direcci´ n perpendicular al haz es
ı o
peque˜ a.
n
– Para Õ Õ la diferencia entre la energ´a del bump y el
ı
momento de la traza debe ser pr´ xima a cero, mientras
o
que en el caso de no.
– Sucesos Õ Õ µ momentos de las tres part´culas sobre
ı
el mismo plano.
Se˜ al
n Õ Õ µ los quarks y el son acoplanares
Aplanaridad: da idea de si las partc est´ n contenidas en
a
mismo plano:
¿
ÈÄ
¾ ÑÒ
siendo ÑÒ el menor autovalor de la matriz:
¿
Å ´ Ô £Ô µ Ô
½
donde Ô es el momento de la part´cula i y Ô y Ô se
ı
refieren a cada uno de sus componentes j,k=x,y,z.
² 16
±
M. Carmen Iglesias Escudero
17. ³ Seleccion de sucesos
Procesos Contaminantes
ÏÏ Ö ÕÕ
°
- · ·
Ï Ï ÕÕ
Dif´cil de distinguir de la se˜ al pues cuando se desintegra
ı n
tienen caracter´sticas muy similares.
ı
Su principal diferencia ser´ una menor energ´a del re-
a ı
sultante y menor masa invariante del sistema .
- ÕÕ · y · ÕÕ
Su diferente topolog´a permite eliminarlos mediante
ı
´
condiciones en la masa invariante, energ´a perdida, angulo
ı
polar...
² 17
±
M. Carmen Iglesias Escudero
18. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Preselecci´ n
o
¯ Æ ËÊ ½ alto Òo de deposiciones en calor´ımetro.
¯
¯ Æ ¼ al menos un bump.
ÙÑÔ
¯ Æ ¾ existencia de 2 jets ASJT con energ´ıa 5 GeV,
Ó× ¼ y al menos una traza.
Ø×
Ø
¯ Ó× ¼ cota en ang. polar del momto per-
Ô Ö
dido. µ desestimar sucesos donde materia escapa por
tubo del haz.
¯ ÙÑÔ ÈÔ Ö
Selecci´ n
o
£ Cortes a todo angulo.
´ independiente de ang. polar .
£ Ú × ÈÔ Ö Ñ Ü
£ 40 Å Ø Ø 120 GeV
£ Å ¼¿ ÙÑÔ ´ Î µ
£ Divisi´ n angular.
o u ´
seg´ n angulo polar .
- Zona Central: Ó× ÙÑÔ ¼
´
- Bajo Angulo: ¼
Ó× ÙÑÔ ¼¿
´
- Muy Bajo Angulo: Ó× ÙÑÔ ¼¿
² ±
- Egap
18 M. Carmen Iglesias Escudero
19. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Ú × È Ô Ö Ñ Ü
12
10
8
6
4
2
0
0 25 50 75 100 125 150 175 200
Ú × ÈÔ Ö (GeV)
14
12
10
8
6
4
2
0
0 50 100 150 200
Ú × ÈÔ Ö (GeV)
Ñ Ü= 175, 180, 185, 190 GeV
es la energ´a visible, ÈÔ Ö es el momento perdido.
Ú × ı
Elimina ÕÕ , · y · · con bajo mo-
² ±
mento perdido.
19 M. Carmen Iglesias Escudero
20. ³ Seleccion de sucesos
40 Å Ø Ø
ÏÏ
120 GeV
ÕÕ
°
20 40
17.5 35
15 30
12.5 25
10 20
7.5 15
5 10
2.5 5
0 0
20 40 60 80 100 120 140 20 40 60 80 100 120 140
Å Ø Ø (GeV) Å Ø Ø (GeV)
40
17.5
35
15
30
12.5
25
10
20
7.5
15
5
10
5 2.5
0 0
20 40 60 80 100 120 140 20 40 60 80 100 120 140
Å Ø Ø (GeV) Å Ø Ø (GeV)
² Masa invariente Å Ø Ø en la ventana entorno a ÅÏ .
20
±
M. Carmen Iglesias Escudero
21. ³ Seleccion de sucesos
Å ´¼ ¿
ÏÏ
ÙÑÔ µ
ÕÕ
°
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100
Ô
× 192 GeV
¯ Elimino Õ Õ utilizando su menor energ´a del resultante
ı
y menor masa invariante en el sistema .
² ±
¯ Elimino gran parte de contaminaci´ n o Õ Õ , as´ como
ı
´µ
Õ Õ , mientras se conserva la mayor´a de la se˜ al Õ Õ .
ı n
21 M. Carmen Iglesias Escudero
22. ³ Seleccion de sucesos
Å ´¼ ¿
ÏÏ
ÙÑÔ µ
ÕÕ
°
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100
140 140
120 120
100 100
80 80
60 60
40 40
20 20
0 0
0 25 50 75 100 0 25 50 75 100
Ô
× 200 GeV
¯ De nuevo elimino gran parte de ÕÕ
¯ Al aumentar la energ´a c.m. aumenta la energ´a del . Los
ı ı
´µ
sucesos Õ Õ se parecen cada vez m´ s a los Õ Õ y se hace
² ±
a
m´ s dificil rechazarlos.
a
22 M. Carmen Iglesias Escudero
23. ³ Seleccion de sucesos
Divisi´ n angular: Razones
o
ÏÏ ÕÕ
°
a) ZONA CENTRAL o barrel µse miden bien las trazas.
MUY BAJO ANGULO µ dif´cil medida de trazas.
´ ı
b) EGAP µ Peor resoluci´ n: caract. diferentes de se˜ al.
o n
Variables utilizadas
ZONA CENTRAL y BAJO ANGULO ´
- ÙÑÔ ÈØÖ Þ ÙÑÔ eng. del bump, ÈØÖ Þ momto de
traza. Elimina sucesos Õ Õ .
- ÓÒÓ ÙÑÔ ÓÒÓ ½
eng. del bump en un cono de Æ. Elim-
ina procedentes de desint. hadr´ nica imponiendo ais-
o
lamiento del bump.
- ¡ ¼ ¼¾ rad ¡ ang. azimutal de separaci´ n entre
o
bump y traza m´ s cercana. Desestima bumps sin traza: .
a
- Ñ Ü energ´a en HCAL. Comprueba que
ı
el deposita casi toda energ´a en BGO.
ı
´
MUY BAJO ANGULO
- ÙÑÔ Ô ÖÔ ÑÔÖÔ energ. perdida en la di-
Ô ÖÔ
recci´ n perpendicular al haz. Elimina sucesos Õ Õ .
o
- ÔÐ 0.015 .Aplanaridad permite distinguir Õ Õ y ÕÕ.
² 23
±
M. Carmen Iglesias Escudero
24. ³ Seleccion de sucesos
Divisi´ n angular: Cortes
o
ÏÏ ÕÕ
°
CARACTER´
ISTICAS CORTES
ZONA CENTRAL Trazas bien medidas
ÙÑÔ ÈØÖ Þ 65 GeV
Ó× ÙÑÔ ¼ ´
No restriccion cortes ÓÒÓ ÙÑÔ 0.45
¡ ¼ ¼¾ rad
ÑÜ
´
BAJO ANGULO ´
Peor resoluci on
ÙÑÔ ÈØÖ Þ 70 GeV
¼ Ó× ¼ ¿ Relajo cortes ÓÒÓ ÙÑÔ 0.25
¡ ¼ ¼¾
ÙÑÔ
rad
ÑÜ
´ ´
MUY BAJO ANGULO No condici on en trazas ÙÑÔ Ô ÖÔ ÑÔÖÔ
Ó× ÙÑÔ ¼¿
Mayor contaminac Õ Õ ÑÜ
Nuevos cortes ÔÐ 0.015
EGAP Peor resoluc energ´a
ı ÙÑÔ ¾¼ GeV
Peor resoluc momento Å 57 GeV
´
Solo condicion m´nimo
ı ¡ ¼¼ Ö
ÈØÖ Þ Î
² 24 M. Carmen Iglesias Escudero
±
25. ³ Seleccion de sucesos
Ô×
ÏÏ ÕÕ
°
Variaci´ n en los cortes respecto
o
S´ lo var´an las condiciones relacionadas con la energ´a:
o ı ı
- energ´a del bump
ı
- energ´a visible
ı
- energ´a depositada en HCAL
ı
ZONA CORTE Energ´a c.m. (GeV)
ı
192 196 200 202
TODO ANGULO Ú× ÈÔ Ö ÑÜ 175 180 185 190
ZONA CENTRAL ÑÜ 4.5 5.0 5.5 6.0
BAJO ANGULO ÑÜ 5.0 6.0 7.0 8.0
MUY BAJO ANGULO ÙÑÔ Ô ÖÔ ÑÔÖÔ 590 600 620 630
ÑÜ 5.0 6.0 7.0 8.0
² ±
Las cotas aplicadas aumentan segun crece la energ´a c.m.
ı
25 M. Carmen Iglesias Escudero
26. ³ Seleccion de sucesos
ÙÑÔ È ØÖ Þ
ÏÏ
65 GeV
ÕÕ
°
ÙÑÔ ÈØÖ Þ (GeV)
ÙÑÔ ÈØÖ Þ (GeV)
Diferencia entre energ´a del bump y momto de la traza.
ı
² ±
Elimino Õ Õ , pues ÈØÖ Þ debe coincidir con ÙÑÔ pero en
su traza se debe a asignaci´ n err´ nea o conversi´ n · .
o o o
26 M. Carmen Iglesias Escudero
27. ³ Seleccion de sucesos
¡ ¼ ¼¾ rad
ÏÏ ÕÕ
°
2 2
10 10
10 10
1 1
-1 -1
10 10
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
¡ (rad) ¡ (rad)
2
2 10
10
10
10
1 1
-1 -1
10 10
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
¡
(rad) (rad) ¡
¡ ´
ang. azimutal de separaci´ n entre bump y la traza en la
o
² ±
TEC m´ s cercana. Descarto fotones desestimando bumps
a
sin traza asociada.
27 M. Carmen Iglesias Escudero
28. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Resultados de la selecci´ n
o
Energ´a centro masas (GeV):
ı
192 196 200 202
MONTE CARLO
Õ Õ esperados 56.20 159.27 160.74 69.27
´µ
Õ Õ esperados 1.94 7.22 7.77 3.53
Õ Õ esperados 1.45 4.08 4.30 2.16
DATOS
Õ Õ seleccionados 76 169 161 75 481
ÕÕ · y · ÕÕ : contribuci´ n desprecia-
o
±
ble ( 1 )
² 28
±
M. Carmen Iglesias Escudero
29. ³ Seleccion de sucesos ÏÏ ÕÕ
°
Resultados de la selecci´ n
o
Energ´a centro de masas (GeV):
ı
192 196 200 202
±
Eficiencia( ) ¦ ¼ ¾¦¼ ¾¦¼ ¦ ¼
±
Pureza( ) ¦ ¼¾ ¿ ¦ ¼¿ ¾ ¦ ¼¾ ½ ¦ ¼¿
Eficiencia ±
75 . Pureza 90±.
Al aumentar la energ´a c.m. disminuye la pureza.
ı
² 29
±
M. Carmen Iglesias Escudero
30. ³ Medida de la Seccion Eficaz
°
MEDIDA DE LA SEC. EFICAZ
² 30
±
M. Carmen Iglesias Escudero
31. ³ Medida de la Seccion Eficaz
°
Medida de la Secci´ n Eficaz
o
La muestra es utilizada para medir par´ metros con el fin
a
de comprobar el M.S.
Sec. eficaz del proceso Ï·Ï Õ Õ ¼.
´Ñ µ Æ
Ä
ÕÕ Æ ØÓ× Æ ÓÒØ Ñ
Ä
– es la eficiencia y Ä es la Luminosidad.
– Æ ØÓ× : Òo de suc. seleccionados
´µ
¯
– Æ ÓÒØ Ñ : Òo de suc. esperados contam Õ Õ y Õ Õ .
¯
Los valores experimentales obtenidos son:
Energ´a centro de masas (GeV):
ı
192 196 200 202
(med)(Ô ) ¿ ½ ¦ ¼ ¿ ¾ ½ ¦ ¼ ¾½ ¾ ¿ ¦ ¼ ¾¼ ¾ ¾ ¦ ¼ ¿½
Mientras que los valores te´ ricos:
o
Energ´a centro de masas (GeV):
ı
192 196 200 202
(M.S.)(Ô ) ¾ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¿ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¦ ¼ ¼¾
² 31
±
M. Carmen Iglesias Escudero
32. ³ Medida de la Seccion Eficaz
°
Medida de la Secci´ n Eficaz
o
4 L3
σ(e+e−→W+W−(γ)) [pb]
qqeν
2
0
160 170 180 190 200
√s [GeV]
¯ Los resultados para 196, 200 y 202 GeV est´ n en buen
a
acuerdo con las predicciones te´ ricas.
o
¯ Para 192 GeV, el valor de la secci´ n eficaz medida se en-
o
cuentra desviado en casi dos desviaciones est´ ndar.
a
² 32
±
M. Carmen Iglesias Escudero
33. ³ Medida de la Seccion Eficaz
Discusi´ n de los resultados a 192 GeV
o
°
Entries 8170
5 Entries 1692
Mean 50.28 Mean 54.66
10
4
8
3
6
2
4
1
2
0 0
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 100
1.2 Entries 336
2 Entries 236
Mean 50.85 Mean 45.73
1.75
1
1.5
0.8
1.25
0.6 1
0.75
0.4
0.5
0.2
0.25
0 0
0 20 40 60 80 100 20 40 60 80 100
Energ´a del bump
ı
¯ Para la energ´a del bump el exceso en datos no se concentra
ı
en ninguna regi´ n.
o
¯ Para el angulo
´ del bump tampoco se vio ning´ n exceso.
u
² 33 M. Carmen Iglesias Escudero
±
34. ³ Medida de la Seccion Eficaz
Discusi´ n de los resultados a 192 GeV
o
°
10 Entries 8170
8 Entries 1692
Mean .3883 Mean .8641
7
8
6
5
6
4
4
3
2
2
1
0 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
8 Entries 336
8 Entries 236
Mean .9522 Mean .7713
7 7
6 6
5 5
4 4
3 3
2 2
1 1
0 0
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Distribuci´ n del
o Ó× ÙÑÔ
¯ Para Ó×
ÙÑÔ, exceso de datos en zona central µ hace
suponer alg´ n defecto en el detector en dicha zona µ
u
Pero se ha estudiado el detector sin encontrarse ning´ n
u
ruido o mal funcionamiento.
µ Se concluye que este exceso ser´a tan s´ lo una fluc-
² ±
ı o
tuaci´ n estad´stica.
o ı
34 M. Carmen Iglesias Escudero
35. ³ Medida de la Masa del W
°
MEDIDA DE LA MASA DEL W
² 35
±
M. Carmen Iglesias Escudero
36. ³ Medida de la Masa del W
Metodolog´a
ı
°
Los m´ todos que extraen del proceso ·
e Ï·Ï una
medida m´ s precisa de MÏ son:
a
1. Medida de la sec. eficaz en el umbral de producci´ n.
o
2. Reconstrucci´ n de las masas invariantes de los W,s.
o
¯ Calibraci´ n Monte Carlo. µSimple y directo
o
¯ Convoluci´ n.
o
¯ Interpolacion Monte Carlo.
´
¯ Repesado.
Reconstrucci´ n de la masa invariante
o
La masa invariante de cada W se obtiene a partir de sus pro-
ductos de desintegraci´ n.
o
El momento del electr´ n se mide con buena precisi´ n .
o o
Las energ´as y direcciones de los jets no son medidas
ı
con tan buena resoluci´ n.
o
µ Soluci´ n:
o
1. Se fuerza la reconstrucci´ n de dos jets que se correspon-
o
der´an con los quarks iniciales. µAlgoritmo de Durham
ı
2. Se mejora sustancialmente la resoluci´ n en energ´a y se
o ı
obtiene el momento del neutrino. µAjuste cinem´ tico.
a
- Conservaci´ n de energ´a y momento
o ı
² ±
- Igualdad de las masas invariantes de los bosones W
36 M. Carmen Iglesias Escudero
37. ³ Medida de la Masa del W
Masa invariante a 192, 196, 200 y 202 GeV
°
Tras Aj Cinem´ tico se obtiene masa invariante Å y ÅÕÕ .
a
Se utiliza unica distribuci´ n pues simplifica c´ lculos:
o a
´Å ·ÅÕÕ µ
ÅÏ ¾
15
25
12.5
20
10
15
7.5
10
5
5
2.5
0 0
65 70 75 80 85 90 95 65 70 75 80 85 90 95
25
12
20
10
15 8
6
10
4
5
2
0 0
65 70 75 80 85 90 95 65 70 75 80 85 90 95
² Para la medida de ÅÏ se combinan las 4 distribuciones.
37
±
M. Carmen Iglesias Escudero
38. ³ Medida de la Masa del W
Medida de la Masa del W
°
£ Calibraci´ n del Monte Carlo.
o
El valor obtenido de la masa tras el ajuste no es el generado,
(80.35 GeV) µ se debe calibrar el M.C, calculando Å : ¡
¡Å ¡ Å ÅÒ ÅÑ
Å
½
£ Ajuste a una funci´ n de Breit-Wigner:
o
Æ Ï ½
Û ´Ñ ÅÏ µ¾· ¾
Ï
8.740 / 4 15.38 / 7
P1 80.97 .2040 P1 80.87 .2755E-01
P2 5.776 .6490 P2 5.261 .8575E-01
P3 371.3 26.01 P3 .1095E+05 111.6
80
2500
2000
60
1500
40
1000
20
500
0 0
70 80 90 70 80 90
Å
ÅÑ ½ ¦ ¼¾ Î µ ¡Å ¼ ¾ Î
Realizando mismo ajuste para distribuci´ n de datos, y cor-
o
rigiendo seg´ n calibraci´ n Å se obtiene:
u o ¡
ÅÖ Ð ÅÑ Ø ¡Å
ÅÑ Ø ¼ ¦ ¼ ¾½ ε ÅÖ Ð ¼ ¦ ¼ ¾½ Î
²
Error estad´stico: suma cuadratura de errores de ÅÑ y ÅÑ Ø .
ı Å
38 M. Carmen Iglesias Escudero
±
39. ³ Medida de la Masa del W
Resultados
°
Medida de la masa del W
80
70
60
50
40
30
20
10
0
65 70 75 80 85 90 95
Acuerdo entre datos experimentales y M.C. muy bueno
µ Resultado compatible con las predicciones del Mod-
elo Estandar.
ÅÏ ¼ ¦ ¼ ¾½´ ×Ø µ Î
² 39
±
M. Carmen Iglesias Escudero
40. ³ Conclusiones
°
CONCLUSIONES
² 40
±
M. Carmen Iglesias Escudero
41. ³ Conclusiones
°
Conclusiones
£ Se ha utilizado la muestra de datos recogida por L3 du-
rante el a˜ o 1999 para medir diferentes par´ metros con el
n a
fin de comprobar el Modelo Est´ ndar.
a
Ï·Ï ÕÕ
1. Se ha realizado la selecci´ n de sucesos
o
·
obteniendose una muestra en la que destaca:
¯ alta eficiencia: entorno al 75 . ±
¯ alta pureza: mayor del 90 . ±
¯ se ha conseguido eliminar una gran parte de la
contaminaci´ n proveniente de sucesos Õ Õ .
o
¯ se ha suprimido un alta proporci´ n de sucesos Õ Õ .
o ´µ
2. Se ha medido la secci´ n eficaz del proceso.
o
Energ´a centro de masas (GeV):
ı
192 196 200 202
ÜÔ (Ô ) ¿ ½ ¦ ¼ ¿ ¾ ½ ¦ ¼ ¾½ ¾ ¿ ¦ ¼ ¾¼ ¾ ¾ ¦ ¼ ¿½
Ì ÓÖ (Ô ) ¾ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¿ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¦ ¼ ¼¾ ¾ ¦ ¼ ¼¾
² ±
salvo en el punto a 192 GeV, el acuerdo con las
predicci´ nes del Modelo Est´ ndar es excelente
o a
41 M. Carmen Iglesias Escudero
42. ³ Conclusiones
°
3. La masa del bos´ n W ha sido medida:
o
ÅÏ ¼ ¦ ¼ ¾½´ ×Ø µ Î
Compatible con la medida indirecta ( Ï Å
¼ ¿ ¾ ¼ ¼¾
¦ GeV) y, por tanto, con el Modelo
Est´ ndar.
a
4. Las medidas llevadas a cabo en este trabajo est´ n
a
de acuerdo con las predicciones del Modelo Est´ ndar
a
dentro de la sensibilidad experimental de este estudio.
² 42
±
M. Carmen Iglesias Escudero