Die animierte Kollision

Demnächst. Diese Seite zeigt eine Neuerung in Vorbereitung: Die animierte Kollision kommt mit TreeLevel 1.7, das noch nicht erschienen ist. Die aktuelle Version 1.6 lässt sich kostenlos laden und 14 Tage testen: TreeLevel installieren →

Ein Ereignis der Teilchenphysik sieht man gewöhnlich erst, wenn es vorbei ist: erstarrte Linien in einem Detektor. TreeLevel zeigt es, während es geschieht.

Eine Proton-Proton-Kollision bei 13 TeV, von Pythia 8 geschauert und hadronisiert, im Detektor von TreeLevel. Das Video ist unverändert aus der App exportiert.

Warum

Was bei einer Kollision geschieht, umfasst zwanzig Größenordnungen: das Femtometer, in dem die Partonen zusammenstoßen, den Mikrometer, in dem ein B-Meson zerfällt, die Meter, die ein Myon durchquert. Die üblichen Darstellungen pressen all das in ein einziges Bild. Wer das Ereignis ablaufen sieht, versteht, warum ein Pion weit kommt und ein ρ nirgendwohin, warum ein Elektron im elektromagnetischen Kalorimeter stehen bleibt und ein Neutron weiter hinten, und was der Detektor eigentlich rekonstruiert.

Wie

Jedes Teilchen startet an seinem wirklichen Entstehungsort, im Augenblick seiner Entstehung, und fliegt mit der Geschwindigkeit $v = p/E$ , die ihm der Generator gibt; geladene Spuren krümmen sich im Magnetfeld, instabile Teilchen zerfallen dort, wohin ihre Lebensdauer sie trägt. Hadronen halten in den Kalorimetern nach ihrer Wechselwirkungslänge an, Elektronen und Photonen im Maximum ihres Schauers. Die Uhr ist um die Kollision herum logarithmisch, auf der Skala des Detektors dann linear: Die Strahlen laufen ohne Bremsen ein, und die Bahnen haben Zeit, sich auszubilden.

Was Sie damit machen

In 3D und in den Schnitten x–y und z–ρ, für jedes Ereignis der Stichprobe: die von TreeLevel selbst erzeugten, die von Pythia 8 oder Herwig 7, oder eine HepMC3-Datei von anderswo.
Drei Bildausschnitte: der ganze Detektor, fest; die Wechselwirkungszone für die Kollision, dann der Detektor; oder ein Zoom, der der Front des Ereignisses folgt, vom Femtometer bis zum Meter.
Ein Klick auf eine Bahn sagt, welches Teilchen es ist: seine Energie, seine Lebensdauer und $c\tau$ , sein Quarkinhalt.
Ein lesbarer Farbcode mit Legende: Hadronen nach Flavour, Linienstärke nach Familie, Strahlen in Blau.
Video exportieren: die Animation als MP4, mit dem gewählten Bildausschnitt — für eine Vorlesung, einen Vortrag, eine Übung.

Die animierte Kollision kommt mit TreeLevel 1.7, auf Mac und iPad. Im Bereich Detektor: Kollision animieren in der 3D-Ansicht, Animieren in den Schnitten. Der Detektor im Handbuch →