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검출기 모의실험

장치가 이 사건에서 보게 될 것—자기장에 휜 자취, 열량계에 남은 자국, 제트, 그리고 모자란 에너지.

이 공간은 1.2판부터 들어왔습니다.

검출기 정하기

왼쪽은 검출기의 정의: 빔을 두른 동축 원통 — 비적 검출기의 층, 전자기·강입자 열량계(반지름, 반길이, $\Delta\eta\times\Delta\phi$ 칸, 분해능), 뮤온 상자, 솔레노이드 자기장 — 그리고 효율, 문턱값, anti- $k_T$ 제트의 매개변수, 사라진 가로 에너지의 분해능. 사전 설정은 셋(강입자 충돌기, $e^+e^-$ , 이상적). 저장하면 여러분의 검출기가 ‘내 검출기’에 들어가 어느 문서에서나 다시 쓸 수 있습니다.

ATLAS나 CMS처럼 엔드캡이 각 배럴의 양 끝을 막습니다: 궤적 검출기에 원반 세 개, 열량계마다 원반 하나, 뮤온 챔버에 바퀴 하나. 각 엔드캡은 배럴 끝 바로 뒤 — $z\text{–}\rho$ 단면에서 둘을 구별할 수 있도록 5 cm 뒤 — 에 놓이고, 폭은 배럴과 같으며, 다음 엔드캡 앞에서 멈춥니다. 두께와, 모두에 공통인 빔 구멍의 반지름을 정할 수 있습니다. 그러면 $|\eta|$ 범위가 구멍까지 넓어지고 — 강입자 충돌기 설정의 전자기 열량계에서 1.7 대신 약 3.9 —, 전방 제트가 재구성되며, 구멍으로 빠져나간 것은 실제 실험처럼 손실 $E_T$ 수지에서 빠집니다. 이전 버전으로 만든 문서는 엔드캡 없이 열리고 같은 결과를 냅니다. 열량계와 뮤온 챔버의 엔드캡은 배럴 안쪽에 둘 수도 있습니다(내): 배럴의 빈 곳에 끝과 나란히 놓여 배럴에 둘러싸입니다. 궤적 검출기의 원반은 늘 배럴 뒤에 있습니다.

단면과 대상

가운데는 검출기의 $x\text{–}y$ 와 $z\text{–}\rho$ 단면에 현재 사건을 얹은 것: 자기장 속 하전 입자의 나선, 각 층에의 적중, 칸마다의 열량계 축적, 제트, 사라진 $E_T$ . 오른쪽은 그 사건의 재구성 대상, 표본에 대한 검출기의 성능( $p_T$ 와 $\eta$ 의 분해능, $p_T$ 와 $\eta$ 에 따른 효율, 대상 종류별), 그리고 생성 공간과 같은 통계를 이번에는 재구성 대상에 대해.

Mac의 TreeLevel 「검출기」 공간: 13 TeV 양성자-양성자 충돌의 x–y와 z–ρ 단면, 궤적·에너지 침착·재구성된 제트 — 13 TeV 양성자-양성자 충돌에서의 검출기(머신 소스, Pythia 8): 자기장에 휘는 궤적 122개, 2000개가 넘는 셀, 재구성된 제트 2개와 광자 1개.

iPad의 TreeLevel 「검출기」 공간: 13 TeV 양성자-양성자 충돌의 x–y와 z–ρ 단면, 궤적·에너지 침착·재구성된 제트 — 13 TeV 양성자-양성자 충돌에서의 검출기(머신 소스, Pythia 8): 자기장에 휘는 궤적 122개, 2000개가 넘는 셀, 재구성된 제트 2개와 광자 1개.

Windows의 TreeLevel 「검출기」 공간: 13 TeV 양성자-양성자 충돌의 x–y와 z–ρ 단면, 궤적·에너지 침착·재구성된 제트 — 13 TeV 양성자-양성자 충돌에서의 검출기(머신 소스, Pythia 8): 자기장에 휘는 궤적 122개, 2000개가 넘는 셀, 재구성된 제트 2개와 광자 1개.

3D 보기

두 단면 아래에서 3D 보기는 검출기를 비스듬한 입체로 보여 줍니다: 옅게 음영 처리된 와이어프레임의 배럴과 엔드캡, 자기장 속의 나선, 히트. 클릭하면 커지고, 드래그로 돌리며, 핀치나 휠로 확대·축소하고 스크롤로 옮깁니다. 이중 클릭하면 처음 보기로 돌아갑니다.휠로 확대·축소합니다. 이중 클릭하면 처음 보기로 돌아갑니다.핀치로 확대·축소합니다. 두 번 탭하면 처음 보기로 돌아갑니다. 표시 메뉴로 볼 것을 고릅니다 — 검출기의 각 부분, 엔드캡, 궤적, 히트, 제트(옅게 물든 원뿔), 침착(탑 모양). 겹치는 반투명은 곧 읽기 어려워지므로 보고 있는 것만 남깁니다. 기본: 궤적 검출기, 전자기 열량계, 엔드캡, 입사 입자, 궤적, 히트, 그리고 펨토미터에서는 끈.

확대한 단면: 확대, 축척, 꼭짓점

단면을 클릭하면 크기를 바꿀 수 있는 별도의 창에서 열리며, 이 창은 현재 사건을 따라갑니다. Esc나 ⓧ로닫기 버튼으로 닫습니다. 검출기의 미터에서 펨토미터까지, 1조1경 배까지 확대할 수 있습니다:

상호작용점 주위를 200배 확대한 단면, 1센티미터 눈금 막대 — 확대 단면, 상호작용점 주위 200배: $K^0_S$ 가 약 2.5 cm 날아간 뒤 붕괴한다; 눈금 막대는 1 cm.

확대·축소: 트랙패드에서 오므리기·벌리기, 휠 한 칸, ⌘ + 스크롤, ⌘+와 ⌘−; ⌥를 누르면 열 배 빠릅니다. 확대는 포인터를 중심으로 이루어집니다;
확대·축소: 휠 한 칸, Ctrl +와 Ctrl −; Shift를 누르면 열 배 빠릅니다. 휠은 포인터를 중심으로 확대합니다;
확대·축소: 핀치, 또는 단면 위의 − 및 + 버튼; 손가락을 중심으로 확대됩니다;
이동: 드래그하거나 트랙패드로 스크롤; 전체 보기: 이중 클릭 또는 ⌘0;
이동: 드래그; 전체 보기: 이중 클릭 또는 Ctrl 0;
이동: 한 손가락으로 드래그; 전체 보기: 두 번 탭;
격자 상자를 켜면 눈금 막대 길이를 간격으로 하는 옅은 격자가 겹쳐지고, 확대·축소를 따라갑니다.
표시 메뉴로 검출기와 사건의 부분을 고릅니다. 기본은 침착을 뺀 전부입니다. 입사 입자는 빔을 따라 가장자리에서 충돌 지점까지 옵니다. 이를 정면으로 보는 $x\text{–}y$ 단면은 꼭짓점에 표시합니다: ⊙ 다가오는 것, ⊗ 멀어지는 것.
아래의 축척 막대가 어떤 길이가 무엇에 해당하는지 알려 줍니다 — 1 m, 5 cm, 200 µm, 10 nm, 1 fm.

궤적은 생성기가 계산한 생성 꼭짓점에서 출발합니다. 1차 꼭짓점은 속이 찬 점, 붕괴 꼭짓점은 속이 빈 점이며, 거기까지 날아온 어미도 그려집니다: 하전이면 실선, 중성이면 점선입니다. 몇 센티미터 거리에서 $K^0_S$ 와 $\Lambda$ 가 그리는 V, 밀리미터 거리의 B, 100마이크로미터도 안 되는 $\tau$ 가 보입니다. 화면에서 10마이크로미터가 읽히기 시작하면, 실리콘 비적 검출기가 위치를 정할 수 있는 것보다 더 세밀하다고 띠가 알려 주고, 펨토미터에서는 위치가 강입자화 모형에서 온 것이라고 알려 줍니다.

궤적 위에 포인터를 올리면 그것이 무엇인지 알려 줍니다. 클릭하면 그 궤적을 선택합니다: 굵게 바뀌고, $p_T$ , $\eta$ , $\phi$ , 꼭짓점, 어디서 얼마나 날아간 뒤 붕괴했는지, 충돌 매개변수 $d_0$ , 센 과정까지의 계보, 목록에서의 그 줄이 표시됩니다. 후손 메뉴는 한 입자가 낳은 모든 것 — W의 제트, Z의 렙톤, B의 생성물 — 을 돋보이게 하고, 나머지는 흐려집니다. 강입자에는 이름이 붙습니다: B, D, $\Lambda_b$ , $\Lambda_c$ 등.

생성 공간의 필터는 여기서도, 검출기가 재구성한 것에 대해 쓰입니다 — 사건 거르기를 보십시오.

상호작용 영역

펨토미터 척도에서 확대 단면은 충돌이 일어난 영역을 생성기가 모형화한 대로 보여 줍니다. 거기 보이는 것은 무엇 하나 측정값이 아닙니다. Pythia 8이 그곳에 입자를 배치하게 하려면 생성 공간의 설정에서 상호작용 영역의 위치(모형, fm)를 선택하십시오. 이 상자는 TreeLevel Tools 0.5Pythia 모듈 0.5 이상이 설치되어 있으면 나타납니다. 그러면 표시 메뉴의 파톤과 끈(모형) 레이어가 다음을 그립니다.

200 GeV e⁺e⁻ → b b̄ 쌍소멸의 z–ρ 단면 ×2·10¹⁵, 분홍색 끈의 몸체 — 200 GeV $e^+e^-\to b\bar b$ 쌍소멸의 상호작용 영역, $\times2\cdot10^{15}$ : 멀어지는 $b$ 와 $\bar b$ 사이에 팽팽하게 걸리고 글루온에 당겨진 끈의 몸체. 하드론은 거기서 나갑니다. 축척 막대는 2 fm입니다.

입사 입자: 빔에서 오는 굵은 선. 마름모가 경과정과 각 다중 상호작용을 표시합니다.
샤워: 각 파톤은 운동량 방향으로 나아갑니다. 글루온은 물결선, 쿼크는 실선이며, 단단한 분기는 중심 가까이, 무른 분기는 더 바깥에 있습니다. 분기와 방향은 생성기의 것이고, 거리는 읽기 쉽게 고른 것입니다.
각 색 끈의 몸체(분홍): 꼭짓점의 구를 그 파톤들이 샤워를 따라 밀어낸 것으로, 표면은 최대한 팽팽합니다. 멀어지는 두 끝이 그것을 늘입니다. 각 하드론은 수상돌기처럼 거기서 돋아나 Pythia가 그것을 태어나게 하는 지점까지 가늘어지고, 그 궤적은 거기서 시작합니다. 아주 멀리서 태어난 하드론(양성자 충돌에서는 빔을 따라 수천 펨토미터)은 가는 실로 이어집니다.

먼저 읽어 주십시오. 샤워, 끈, 수상돌기는 측정도 예측도 아닙니다. 엄밀한 대응물이 없는 과정을 시뮬레이션에서 그래픽으로, 발견적으로 재구성한 것이며, 과학이라기보다 예술에 가깝습니다. 생성기에서 오는 것은 상호작용 꼭짓점과 하드론의 생성 위치뿐이며, 그것들조차 어떤 실험도 관측하지 않는 모형의 위치입니다. 이 보기는 설명을 위한 것이며, 현실을 나타낸다고 주장하지 않습니다.

범례는 경과정의 각 끈에 대해 그 파톤, 하드론, 질량을 적습니다. 조준 단추 ⌖(⌘⇧0Ctrl Shift 0)는 배율을 바꾸지 않고 충돌 지점을 가운데로 되돌리며, 그 뒤로는 사건에서 사건으로 그것을 따라갑니다. 3D 보기에서도 가까이 다가가면 같은 몸체를 음영 있는 입체로 볼 수 있습니다. 그 표시 메뉴에서 파톤과 끈(모형)을 선택하십시오.