Töltéscsere kiszűrésének lehetősége a CMS kísérletben Fizika, Földtudományok és Matematika

35 OTDK, Fizika, Földtudományok és Matematika Szekció, Nagyenergiás fizika Tagozat.

Töltéscsere kiszűrésének lehetősége a CMS kísérletben

Különdíj: t

Hallgató: Fehérkuti Anna
Szak: Fizikus, Képzés típusa: msc, Intézmény: Eötvös Loránd Tudományegyetem, Kar: Természettudományi Kar

Témavazető: Veres Gábor - professzor, Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar

Napjainkban egyre nagyobb figyelmet nyer az ultranagy energiás kozmikus sugárzás. Ennek során óriási számú pion keletkezik a magaslégkörben, melyek müonokra bomlanak, az utóbbiak számát azonban nem adják vissza helyesen a fizikai szimulációk. Így felmerül a kérdés, hogy kisebb, laborban mérhető energiákon (például LHC-energián) mit tapasztalunk.

A cél tehát az LHC nagy energiájú proton-proton ütközésekben történő töltéscsere folyamatok minél nagyobb hatásfokú és tisztaságú kiszűrése egyéb események közül. Ehhez különböző mérhető mennyiségek eloszlásait tanulmányozom kozmikus sugárzás vizsgálatában gyakran használt szimulációkat alkalmazva. Ezen szimulációk generálják a releváns fizikai folyamatokat.

Tanulmányozom a töltéscsere folyamat során keletkező neutron energia-eloszlását, és további lehetséges (fizikailag mérhető) szűrésre alkalmas mennyiségeket keresek több detektor felhasználásával. Ilyen lehet például, hogy a CMS többi kaloriméterében látható-e különbség töltéscsere és nem töltéscsere események közt. Ez a különbség értelmezhető akár az eseményenkénti összenergia-eloszlást tekintve, akár arra vonatkozóan, hogy egyáltalán érkezett-e részecske a detekorba. A vizsgált szűrési lehetőségekből konkrét munkaponti vágást megállapítva, háttér-levonással különböző modellek jóslatait összehasonlítom egy egyszerű mennyiség esetében. Ez pedig töltött pionok pszeudorapiditás-eloszlása a nyomkövető detektorban. Így kiderül, a kapott vágás mennyire modellfüggő, mekkora bizonytalansággal rendelkezik. Valamint megvizsgálom, hogy a meghatározott vágások mennyiben befolyásolják egyéb egyszerű mennyiségek értékeit (bias-vizsgálat). Ehhez pedig a nyomkövető detektorba érkező töltött pionokat tanulmányoztam a következő mennyiségek szerint: pszeudorapiditás-sűrűség az |eta| < 0,5 tartományban, illetve átlagos transzverzális impulzus, valamint ez utóbbi, ha figyelembe veszem a nyomkövető mérési határait és p_T > 0,1 GeV pionokat tekintek csupán. Detektorfelbontás figyelembe vételével pedig közelebbi képet kapok; mit várhatok majd valós mérési adatokon történő analízis esetében.