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.

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