ヒッグス観測所

CMS / 衝突 · 検出 · 証拠

教育用モデル

物理と出典

サインイン

01 / 検出器ビュー

メンテナンス開口

点検のためエンドキャップが分離します。装置を再び閉じるまで、イベント表示は一時停止します。リプレイを行うと再び閉じます。

センサーヒットラベル磁力線背景飛跡

装置のレイヤー

表示

シリコントラッカー

ECAL · 結晶

HCAL · 真鍮 / シンチレータ

ソレノイド / クライオスタット

鋼鉄製リターンヨーク

ミューオンチェンバー

ケーブルと冷却系

レイヤーを非表示にしても表示が変わるだけです。読み出しの切り替えは測定そのものを変えます。

02 / 衝突の授業

シード

ヒッグス粒子の横運動量

反跳パートンが横運動量のつり合いを取ります。残余物とハドロン化はシミュレートしていません。

各段階はシードから再計算されるため、前の段階に戻ることは物理的な時間の逆行ではありません。リプレイを再生するには、再生・一時停止・リプレイの操作を使ってください。

03 / 測定を試す

ソレノイド磁場

トラッカー読み出し

ECAL読み出し

ミューオン読み出し

応答のぼけ幅

読み出しをオフにしてリプレイしてみましょう。粒子は引き続き物質と相互作用しますが、その測定は失われます。

チャンネル・磁場・応答・読み出し・ヒッグスのpT・信号割合のいずれかを変更すると、実行中のバッチは中止され、互換性のないヒストグラム記録は消去されます。

記録

操作と表示を初期設定に戻します。ヒストグラムの記録は、測定条件が変わっていない場合にのみ保持されます。候補ログは保持されます。

ドラッグで周回 · スクロール / ピンチでズーム
Shift + ドラッグ / 右ドラッグで移動
Space再生/一時停止 ·N次のイベント
1カットアウェイ ·2外観 · 3X線表示

LHC · ポイント5 · CMSに着想 · 発見当時のレイアウト、約21 m × 15 m

見えないものを、再構成する。

pp · √s = 8 TeV

ミューオン電子光子の方向

シーンを選択すると、ホイールズームとキーボードショートカットが使えます

CMS ラボを構築しています

検出器形状 · イベント生成 · 再構成 · すべてローカル

親粒子を再構成する

—GeV/c²

再構成した娘粒子の4元ベクトルの合計であり、ヒッグス粒子だと断定したものではありません。

あなたの実験室

現在のイベント質量: — GeV/c²
ヒストグラム中の試行回数: 0

検出されたオブジェクト

選択して点検

センサーヒット
オブジェクト
質量

生成時の真値と保存則の検証

実行可能な整合性チェック

イベントから証拠へ

1つのピーク。多数の衝突。

信号を多く含む合成サンプルを収集しましょう。共鳴は、特別に見える個々のイベントとしてではなく、滑らかな連続成分からの超過として現れます。

■ 候補数— フィット合計┄ 連続成分

質量ウィンドウ内0

簡易局所有意度Z—

まだサンプルは収集されていません。ウィンドウ:100–160 GeV/c²。

これはCMSのデータでも、積分ルミノシティでも、発見有意度でもありません。尤度には固定された簡易形状を用いており、検出器の系統誤差やルックエルスウェア効果は考慮していません。

生成する信号の割合

0%では背景事象のみになります。これは人為的な混合比であり、ヒッグス粒子の生成・崩壊確率を表すものではありません。

すべての試行に、同じヒット・エネルギー再構成とオブジェクトカットを適用します。

簡易統計検定の仕組み

非負の信号数と背景数を、ビン分割したポアソン尤度にフィットします。帰無仮説は指数関数的な連続成分で、対立仮説は125 GeVにガウス分布を加えたものです。Z = √[2 ln(L(S+B) / L(B))]は、質量を固定した漸近的な局所近似です。連続成分のテンプレートには、独立に生成した選択アクセプタンス補正を含んでいます。これは教育用の演習であり、発見を主張するものではありません。

候補ログ

各行は、それぞれ独自の設定を持つ1つのシード付きイベントです。行は個々の候補であり、統計を統合したものではありません。

イベント	チャンネル	質量 (GeV/c²)	選択	磁場 / 読み出し

記録された候補はありません。

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2012年 · 物理学

ヒッグス粒子検出器

1回のシミュレーション衝突を、センサーヒットから再構成された質量までたどり、次に数千回分を収集して、1つの候補が決して発見にならない理由を確かめましょう。

検出器がヒッグス粒子を直接見ることは決してありません。生成されてからおよそ10⁻²²秒で崩壊してしまうため、物理学者はその娘粒子が残したもの——シリコンピクセル上の電荷、カロリメータ結晶中の光、ミューオンチェンバーの時刻付きパルス——から間接的に再構成します。この実験室では、シード付きの1回の合成衝突を、CMSに着想を得た発見当時の検出器——ビーム、即座の崩壊、センサーヒット、デジタル化された読み出し——を通じてたどり、測定した4元ベクトルを1つの不変質量に合計します。

物理は簡略化されていますが、因果関係は保たれています。飛跡は、4次のルンゲ=クッタ法で積分した近似3.8Tソレノイド磁場の中で曲がります。ノイズを含むヒットへの円フィットが運動量と電荷を復元し、カロリメータのエネルギーはぼかしたうえでデジタル化しています。読み出しや磁場をオフにしても、粒子は引き続き同じ物質を通過しますが、その測定は失われ、モデルは質量を示すことを拒否します。拡大したセンサー実験室では、シリコン・タングステン酸鉛結晶・ドリフトセル・真鍮とシンチレータによるサンプリングが、どのように粒子を信号へと変えるかを示します。

ヒッグス粒子と矛盾しない1つの候補は、発見ではありません。背景過程も同じ終状態を生み出すためです。「証拠」パネルでは、同じ再構成とカットを用いた1,000回の合成試行からなるバッチを収集し、連続成分と固定質量の信号テンプレートをフィットして、簡易的な局所有意度を示します。測定条件を変更すると、互換性のないサンプルは混ぜ合わせるのではなく消去されます。これは教育用モデルであり、CMSのデータでも、検証済みの検出器シミュレーションでもなく、CERNやCMSと提携または公認された関係にあるものでもありません。

仕様

衝突エネルギー: √s = 8 TeV(2012年の発見当時)
ソレノイド磁場: 公称3.8 T、近似的な磁場マップ
崩壊チャンネル: H → γγ、H → ZZ* → 2e2μ および 4μ
ピクセル層の半径: 4.4、7.3、10.2 cm
検出器の大きさ: 全長約21 m、直径約15 m
証拠バッチ: 1バッチあたり1,000回の合成試行
データ: 教育用の合成イベントであり、CMSのデータではありません

全展示

見えないものを、再構成する。

今号の展示