Vista en corte del detector ATLAS. Crédito: CERN, LHC."Primero lo primero"
Chequee el título y el texto en la parte inferior izquierda del display de eventos. El logotipo del Experimento ATLAS, le permite saber que colaboración de la física de partículas produjo la pantalla; una distinción importante cuando hay cuatro grandes y complejos experimentos registrando y analizando los datos de colisiones del LHC.
A continuación, el título le dice qué tipo de caso de colisión usted está viendo. Este display de eventos muestra el caso de la producción de jets en la colisión de dos protones, cada uno de los cuales tenía una energía de 1,18 TeV. Los jets -chorros de partículas que vuelan desde determinadas colisiones de alta energía-, indican que dos protones han chocado de frente. Estos choques violentos son los que tienden a producir nuevas partículas pesadas, por lo que los físicos esperan ver los jets en las firmas de casi todas las colisiones interesantes del LHC.
Display de evntos en el experimento ATLAS. Crédito: CERN, LHC.Por último, está la fecha, hora, y número de carrera (o ejecución) y evento. Esta colisión se registró el 14 de diciembre de 2009 a las 4:30 am, hora central europea (la zona horaria del laboratorio del CERN en Ginebra, Suiza). Los números de carrera y evento son utilizados por los físicos para catalogar sus datos. Los números de carrera son únicos. La primera carrera de ATLAS se registró años antes de que circulara el primer haz en el LHC, y el número de carrera se incrementará en las décadas de la larga vida de ATLAS. El número de evento se restablece a cero cada vez que se inicia una nueva ejecución.
Pantallas divididas
Ahora vamos a pasar a la pantalla misma. Este display de eventos muestra tres diferentes puntos de vista de la misma colisión de protones. Los tres puntos de vista ayudan a transmitir toda la información de un evento de tres dimensiones sobre una superficie de dos dimensiones.
Los físicos de ATLAS utilizan las versiones interactivas de este evento y otros displays de eventos para profundizar en los detalles de cualquier caso de colisión. Las imágenes estáticas tales como las descifradas aquí se crean para ser mostradas a los científicos de otras colaboraciones y al público en general, y por lo tanto se pueden recortar, girar, o colorear de manera diferente en comparación con las vistas que los físicos utilizan a diario.
Vista A: muestra el detector ATLAS, desde un lado. En este tramo longitudinal del detector ATLAS, se proyecta toda la información recogida por los diferentes sistemas del detector.
Vista B: muestra el ojo del haz del detector ATLAS. Toda la información recogida por los diferentes sistemas del detector se proyectan en esta sección de corte del detector.
Vista C: muestra información sólo de dos de los sistemas del detector de ATLAS, los calorímetros. Los diferentes sistemas de detección no se muestran en esta vista.
El desglose de vistas A y B
El detector ATLAS está compuesto por una serie de pequeños sub-sistemas de detección, y cada uno se especializa en la medición de ciertas propiedades de ciertos tipos de partículas. Los colores de los sub-sistemas de detección son coherentes entre las vistas A y B.
1: Punto de colisión
Muestra el punto en el que chocaron dos protones en este evento.
2: Dirección de los haces de partículas
En la vista A, los haces de protones entran desde cualquier lado del detector, se cruzan en el punto de colisión y salen por el lado opuesto del detector. En la vista B, los haces de protones viajan dentro y fuera de la pantalla a través del punto de colisión.
3: Detectores de seguimiento
La parte más interna del detector ATLAS contiene tres sistemas dedicados a medir la cantidad de movimiento de partículas cargadas: el detector de píxeles; seguidor semiconductor, y seguidor de radiación de transición. (Para ver los detectores de seguimiento en detalle, se recomienda la apertura del display de eventos en una nueva ventana y ampliarlo.)
Haciendo un acercamiento cerca del punto de colisión usted puede ver el detector de píxeles en color gris y negro. En la vista A el detector de píxeles está directamente encima y por debajo del punto de colisión (1), en la vista B directamente rodea al punto de colisión.
Un poco más lejos del punto de colisión, también se muestra en gris y negro, está el seguidor semiconductor. Tanto en el detector de píxeles como en el seguidor semiconductor, el paso de una partícula se indica con un recuadro de color. Los cuadros grises muestran actividad en una parte del detector que, después de más análisis, se decidió que no era de interés para los físicos. Los cuadrados negros indican que no hay actividad en esa zona del detector.
Alejándose aún más usted puede ver el seguidor de radiación de transición en color morado. Las líneas de colores que irradian desde el punto de colisión a través del seguidor de radiación de transición muestran el paso de una partícula registrada en los tres detectores de seguimiento.
4: Imán solenoide central
El detector ATLAS contiene dos sistemas de imán de gran tamaño. El imán más interno (verde) es el solenoide central, que curva las pistas de las partículas al pasar por los detectores de seguimiento. La curvatura se puede ver en la vista B, pero no en la vista A, al doblar el campo magnético las trayectorias de partículas en unas direcciones pero no en otras (en este caso, los caminos están doblando perpendiculares a la dirección del haz de protones).
Los campos magnéticos ayudan a los científicos a medir la cantidad de movimiento de las partículas cargadas, cuanto más curvada es la pista de las partículas, menor es el impulso (cantidad de movimiento) de la partícula. También ayudan a los científicos a distinguir partículas separándolas, ya que las partículas con carga opuesta doblan en direcciones opuestas en el mismo campo magnético.
El segundo - y mucho más grande - sistema magnético toroidal no se muestra en la pantalla del evento. Este sistema de imán dobla las trayectorias de partículas a través de las partes exteriores del detector ATLAS.
5: Calorímetro de argón líquido
Este detector, que se muestra en gris, mide la energía electromagnética de las partículas, tales como electrones y fotones. Los depósitos de energía que dejan las partículas se muestran como rectángulos amarillos.
Los electrones se pueden distinguir de los fotones por la presencia o ausencia de pistas relacionadas en los detectores de seguimiento. Los electrones, que están cargados, dejarán una pista antes de depositar su energía en el calorímetro de argón líquido, mientras que los fotones no dejarán ninguna pista.
6: Calorímetro de baldosas
Este detector, que se muestra en rojo, mide las energías de las partículas hadrónicas, tales como los protones y los neutrones. Los depósitos de energía son indicados otra vez por rectángulos amarillos.
Los hadrones cargados -tales como los protones- dejarán una huella en los detectores de seguimiento antes de depositar su energía en el calorímetro de baldosas, mientras que los hadrones neutros como los neutrones no lo harán.
7: Espectrómetro de muones
El espectrómetro de muones (azul) mide el paso de los muones, partículas pesadas que no se detienen en cualquiera de los calorímetros. El espectrómetro de muones se muestra sólo parcialmente en este display de eventos, ya que esta colisión no produjo muones. Cuando los muones se crean en una colisión dejan huellas en los sistemas de seguimiento, y pueden depositar energía en uno o ambos calorímetros, antes de interactuar con el sistema de muones y, finalmente, viajar fuera del detector.
Vista C - La estructura Lego
Si las vistas A y B muestran información de todas partes del detector ATLAS, la vista C sólo muestra los depósitos de energía dejados por partículas en el calorímetro de argón líquido (las barras rojas) y el calorímetro de baldosas (barras verdes). Este punto de vista da una impresión inmediata de cuánta energía fue llevada lejos de la colisión por una partícula o un jet.
Este tipo de vista se conoce como "estructura Lego" por los físicos, ya que apila la energía recogida por los calorímetros una arriba de la otra. Los círculos amarillos indican los grupos de energía depositados por las partículas o los jets.
La vista C elimina las conjeturas de igualar los depósitos de energía uno con otro. Si sólo se presentara con las vistas A y B, sería muy difícil para usted decir cual de las agrupaciones de los depósitos de energía está asociada con una partícula dada. En la vista B, por ejemplo, los depósitos de energía que parecen estar uno al lado del otro -y así se asocian con la misma partícula- podrían estar situados en los extremos opuestos del detector cuando se ven en la vista A. La vista C muestra la energía como una función de los otros dos parámetros llamados η y φ, que están relacionadas con la ubicación de las partículas a lo largo y alrededor del detector.
Exponiendo todo junto: un jet
Los círculos blancos marcados por el número 8 muestran cómo el mismo jet de partículas se ve desde los tres puntos de vista diferentes. Los círculos sólo marcan la energía depositada por el jet en los calorímetros. Yendo hacia atrás hasta el punto de colisión en las vistas A y B, usted también puede ver huellas asociadas dejadas por las partículas en el jet al pasar por los detectores de seguimiento antes de detenerse y depositar toda su energía en los calorímetros.
Esto es todo de este display de eventos de ATLAS. Para ver más displays registrados en 2009 por el detector ATLAS, incluido un display de tres "dimensiones" de este mismo evento y las colisiones que crearon muones, visite la última página de eventos. Para obtener más información acerca de cómo se miden las partículas en el detector ATLAS, ver el panorama de vídeo.
Fuente:
ATLAS event display – decoded! (por Katie Yurkewicz, para Symmetry Breaking)
Información relacionada:
Interpretando la información del Display de Eventos en el Experimento CMS del LHC
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