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Simular un detector

Lo que un aparato vería del suceso: trazas curvadas por el campo, depósitos en los calorímetros, chorros, y la energía que falta.

Este espacio llegó con la versión 1.2.

Definir el detector

A la izquierda, la definición del detector: cilindros coaxiales alrededor del haz — capas del trazador, calorímetros electromagnético y hadrónico (radios, semilongitud, celdas $\Delta\eta\times\Delta\phi$ , resolución), cámaras de muones, campo solenoidal — y luego las eficiencias, umbrales, parámetros de los chorros anti- $k_T$ y resolución de la energía transversal faltante. Tres preajustes (colisionador hadrónico, $e^+e^-$ , perfecto); Guardar conserva su detector en «Mis detectores», reutilizable en cualquier documento.

Unas tapas cierran cada barril por sus dos extremos, como en ATLAS o CMS: tres discos en el trazador, un disco por calorímetro, una rueda de cámaras de muones. Cada una se pega al extremo de su barril — 5 cm después, para distinguir ambos en el corte $z\text{–}\rho$ —, tan ancha como él, y se detiene antes de la tapa siguiente; se ajustan su espesor y el radio del hueco del haz, común a todas. La cobertura en $|\eta|$ llega entonces hasta el hueco — unos 3,9 para el calorímetro e.m. del colisionador hadrónico, en lugar de 1,7 —, los jets hacia delante se reconstruyen, y lo que escapa por el hueco falta en el balance de la $E_T$ faltante, como en un experimento real. Un documento hecho con una versión anterior se abre sin tapas y da los mismos resultados. Las tapas de los calorímetros y de las cámaras de muones también pueden alojarse dentro de su barril (int.): en su hueco, a ras de su extremo, rodeadas por él; los discos del trazador quedan después de su barril.

Los cortes y los objetos

En el centro, los cortes $x\text{–}y$ y $z\text{–}\rho$ del detector con el suceso actual: hélices de las partículas cargadas en el campo, impactos en las capas, depósitos calorimétricos por celda, chorros, $E_T$ faltante. A la derecha, los objetos reconstruidos del suceso, el rendimiento del detector sobre la muestra (resolución en $p_T$ y en $\eta$ , eficiencia en función de $p_T$ y de $\eta$ , por tipo de objeto) y la misma estadística que en Generación, pero sobre los objetos reconstruidos.

El espacio Detector de TreeLevel en el Mac: una colisión protón-protón a 13 TeV en los cortes x–y y z–ρ, con sus trazas, depósitos y jets reconstruidos — El Detector en una colisión protón-protón a 13 TeV (fuente Máquina, Pythia 8): 122 trazas curvadas por el campo, más de 2000 celdas alcanzadas, dos jets y un fotón reconstruidos.

El espacio Detector de TreeLevel en el iPad: una colisión protón-protón a 13 TeV en los cortes x–y y z–ρ, con sus trazas, depósitos y jets reconstruidos — El Detector en una colisión protón-protón a 13 TeV (fuente Máquina, Pythia 8): 122 trazas curvadas por el campo, más de 2000 celdas alcanzadas, dos jets y un fotón reconstruidos.

El espacio Detector de TreeLevel en Windows: una colisión protón-protón a 13 TeV en los cortes x–y y z–ρ, con sus trazas, depósitos y jets reconstruidos — El Detector en una colisión protón-protón a 13 TeV (fuente Máquina, Pythia 8): 122 trazas curvadas por el campo, más de 2000 celdas alcanzadas, dos jets y un fotón reconstruidos.

La vista 3D

Bajo los dos cortes, la vista 3D muestra el detector en volumen, de tres cuartos: los barriles y las tapas en alambre ligeramente sombreado, las hélices en el campo, los impactos. Un clic la amplía; se gira arrastrando, se amplía pellizcando o con la rueda y se desplaza deslizando; un doble clic devuelve la vista inicial.se amplía con la rueda; un doble clic devuelve la vista inicial.se amplía pellizcando; tocar dos veces devuelve la vista inicial. El menú Mostrar elige lo que se ve — cada parte del detector, las tapas, las trayectorias, los impactos, los jets (un cono apenas teñido), los depósitos (en torres): las transparencias superpuestas pronto se vuelven ilegibles, y se deja solo lo que se mira. Por defecto: el trazador, el calorímetro e.m., las tapas, las partículas incidentes, las trayectorias, los impactos y, en el femtómetro, las cuerdas.

El corte ampliado: zoom, escala, vértice

Un clic en un corte lo abre en su propia ventana, redimensionable, que sigue el suceso actual; Esc o la ⓧel botón Cerrar la cierran. En ella se amplía hasta un billóndiez mil billones de veces, del metro del detector al femtómetro:

El corte ampliado ×200 alrededor del punto de interacción, con una barra de escala de un centímetro — El corte ampliado, ×200 alrededor del punto de interacción: un $K^0_S$ vuela unos 2,5 cm antes de desintegrarse; la barra de escala mide 1 cm.

ampliar: pellizcar en el trackpad, un paso de la rueda, ⌘ + desplazamiento, ⌘+ y ⌘−; con ⌥, diez veces más rápido. El zoom se hace alrededor del puntero;
ampliar: un paso de la rueda, Ctrl + y Ctrl −; con Mayús, diez veces más rápido. La rueda amplía alrededor del puntero;
ampliar: pellizcar, o los botones − y + sobre el corte; el zoom se centra en los dedos;
mover: arrastrar, o desplazar en el trackpad; verlo entero: doble clic o ⌘0;
mover: arrastrar; verlo entero: doble clic o Ctrl 0;
desplazar: arrastrar con un dedo; verlo todo: tocar dos veces;
la casilla cuadrícula superpone una cuadrícula ligera cuya celda mide lo que la barra de escala, y la sigue al ampliar;
el menú Mostrar elige las partes del detector y del suceso — por defecto todo, salvo los depósitos. Las partículas incidentes llegan del borde a lo largo del haz hasta la colisión; el corte $x\text{–}y$ , que las ve de frente, las marca en el vértice: ⊙ la que viene hacia usted, ⊗ la que se aleja;
una barra de escala, abajo, indica lo que representa una longitud — 1 m, 5 cm, 200 µm, 10 nm, 1 fm.

Las trayectorias salen de su vértice de producción, el que calculó el generador. El vértice primario es un punto lleno, un vértice de desintegración un punto hueco, y se dibuja la madre que voló hasta allí: en trazo continuo si tiene carga, en punteado si es neutra. Se ven las V de los $K^0_S$ y de los $\Lambda$ a unos centímetros, los B al milímetro, el $\tau$ a menos de cien micrómetros. En cuanto se leen diez micrómetros en pantalla, una franja advierte de que se mira más fino de lo que un trazador de silicio sabe situar; en el femtómetro, de que las posiciones son las del modelo de hadronización.

El cursor sobre una trayectoria dice qué es. Un clic la señala: pasa a negrita, con $p_T$ , $\eta$ , $\phi$ , su vértice, dónde se desintegró y tras qué distancia, su parámetro de impacto $d_0$ , su linaje hasta el proceso duro y su línea del registro. El menú descendencia de resalta todo lo que dio una partícula — los chorros de un W, los leptones de un Z, los productos de un B —, y el resto se atenúa. Los hadrones llevan su nombre: B, D, $\Lambda_b$ , $\Lambda_c$ y los demás.

El filtro del espacio Generación sirve también aquí, sobre lo que reconstruye el detector — véase Filtrar los sucesos.

La zona de interacción

En el femtómetro, el corte ampliado muestra la zona donde tuvo lugar la colisión, tal como la modela el generador: nada de lo que ahí se ve se mide. Para que Pythia 8 coloque allí las partículas, marque posiciones en la zona de interacción (modelo, fm) en los ajustes del espacio Generación — la casilla aparece cuando TreeLevel Tools 0.5el módulo Pythia 0.5 o posterior está instalado. La capa partones y cuerdas (modelo) del menú Mostrar dibuja entonces:

El corte z–ρ ×2·10¹⁵ de una aniquilación e⁺e⁻ → b b̄ a 200 GeV, con el cuerpo rosa de la cuerda — La zona de interacción de una aniquilación $e^+e^-\to b\bar b$ a 200 GeV, $\times2\cdot10^{15}$ : el cuerpo de la cuerda, tendido entre el $b$ y el $\bar b$ que se alejan, estirado por sus gluones; de él salen los hadrones. La barra de escala mide 2 fm.

las partículas incidentes, en trazo grueso, llegadas del haz; un rombo marca el proceso duro y cada interacción múltiple;
la cascada: cada partón sale en la dirección de su momento — gluones ondulados, quarks en trazo continuo —, las ramificaciones duras cerca del centro, las blandas más lejos. Las ramificaciones y las direcciones son las del generador; las distancias se eligen para la lectura;
el cuerpo de cada cuerda de color, en rosa: una esfera en el vértice que sus partones empujan a lo largo de la cascada, con la superficie lo más tensa posible; sus dos extremos, que se alejan, la estiran. Cada hadrón brota de él como una dendrita que se afina hasta el punto donde Pythia lo hace nacer, y de allí parte su trayectoria. Un hadrón nacido muy lejos — a miles de femtómetros a lo largo del haz, en una colisión de protones — queda unido a él por un filamento.

Léase antes que nada. La cascada, las cuerdas y las dendritas no son ni una medida ni una predicción: son una reconstrucción gráfica y heurística de la simulación, más artística que científica, de procesos que no tienen ningún equivalente riguroso. Solo los vértices de las interacciones y los lugares de nacimiento de los hadrones vienen del generador, y son a su vez las posiciones de su modelo, que ningún experimento observa. Esta vista ilustra; no pretende representar la realidad.

La leyenda describe cada cuerda del proceso duro: sus partones, sus hadrones, su masa. El botón de mira ⌖ (⌘⇧0Ctrl Mayús 0) devuelve la colisión al centro sin cambiar el zoom, y la vista la sigue después de un suceso a otro. La vista 3D muestra el mismo cuerpo en volumen, sombreado, cuando uno se acerca, con la capa partones y cuerdas (modelo) marcada en su menú Mostrar.