Δεν βρέθηκαν Higgs σε διασπάσεις τοπ κουάρκ

Τώρα που γνωρίζουμε πως το μποζόνιο Higgs έχει μάζα στα 125 GeV και εμφανίζει όλες τις ιδιότητες που θα έπρεπε να έχει ένα κανονικό Higgs, σύμφωνα με αυτά που προβλέπει το Καθιερωμένο Πρότυπο, κανείς θα μπορούσε να αναρωτηθεί το εξής: είναι δυνατόν να διασπαστεί ένα τοπ κουάρκ σε μποζόνιο Higgs; 

Αυτή η ερώτηση έχει λογική καθώς το τοπ κουάρκ έχει μάζα 40% μεγαλύτερη της αντίστοιχης του Higgs, οπότε καταρχήν θα πρέπει η διάσπαση να είναι επιτρεπτή. Για παράδειγμα, θα μπορούσε κανείς να φανταστεί το τοπ να μετατρέπεται σε έναν συνδυασμό bottom κουάρκ και μποζονίου W, έπειτα το W να εκπέμπει ένα σωματίδιο Higgs, και τελικά το bottom κουάρκ και το W να αντιδρούν δίνοντας ένα charm κουάρκ. Αλλιώτικα, αφότου το τοπ μετατραπεί σε ζεύγος Wb, θα μπορούσε το bottom να είναι αυτό που εκπέμπει το Higgs, προτού ενωθεί ξανά με το W, δημιουργώντας ένα charm. Τα διαγράμματα φαίνονται από κάτω.



Τέτοιες διαδικασίες θα πρέπει να έχουν πολύ μικρή πιθανότητα πραγματοποίησης: στο καθιερωμένο προβλέπεται ένα branching fraction της τάξεως του 10^-15 – κατατάσσεται λοιπόν στην κατηγορία του “δεν αξίζει καν να ασχοληθείς”. Αυτό συμβαίνει διότι υπάρχει μία φυσική ακύρωση των συνεισφορών από διαφορετικά κουάρκς στα εικονικά διαγράμματα που πρέπει να εξετασθούν μαζί.

Παρόλα αυτά, κανείς θα μπορούσε να σκεφτεί άλλους “εξωτικούς” τρόπους, οι οποίοι και θα αύξαναν σημαντικά τον ρυθμό αυτών των διαδικασιών. Εξωτικά σωματίδια που κρύβονται στον κβαντικό βρόχο (quantum loop) μπορούν να έχουν πολύ μεγάλη μάζα, συνεχίζοντας όμως να επηρεάζουν σημαντικά την πιθανότητα της διάσπασης, μιας και θα είναι ελεύθερα από περιορισμούς λόγω του μηχανισμού Glashow-Iliopoulos-Maiani.

Οπότε είναι μια καλή ιδέα να ψάξει κανείς για την σπάνια διάσπαση t->ch σε γεγονότα που περιλαμβάνουν παραγωγή ενός ζεύγους τοπ-αντιτόπ κουάρκ, τα οποία και παράγονται πολύ συχνά στον LHC (το 2012 παράγαμε ένα ζεύγος ανά μερικά δευτερόλεπτα). Και μάλιστα αυτό έχει και την πλάκα του. Μπορείς να μελετήσεις τη διάσπαση του Higgs σε δύο φωτόνια, και να πάρεις ένα πολύ καθαρό δείγμα δεδομένων, εκεί όπου κανείς ψάχνει για τα πολλαπλά μέγιστα στην κατανομή μάζας: ένα top-like μέγιστο μάζας στην κατανομή μάζας ηρεμίας (invariant mass distribution) ζευγών φωτονίων συν ενός πίδακα, ένα τοπ μέγιστο μάζας που παράγεται από τρία άλλα αντικείμενα, τα οποία δημιουργούνται κατά τις διασπάσεις ενός τοπ σε Wb-> jjj ή σε Wb->lνb (αντίστοιχα, τρεις πίδακες, ή ένα λεπτόνιο, ένα νετρίνο και ένα b-πίδακας), και φυσικά ένα μέγιστο Higgs, προερχόμενο από την κατανομή μάζας δύο φωτονίων. Εάν είσαι σωματιδιακός φυσικός, δεν μπορείς να βρεις και πολύ εύκολα κάτι πιο διασκεδαστικό σε τέτοιου είδους έρευνες!

Το Atlas έκανε ακριβώς αυτό, χρησιμοποιώντας δεδομένα από τις περιόδους λειτουργίας του LHC κατά τα έτη 2011 και 2012. Σαν δείγμα, δείτε την κατανομή μάζας των υποψήφιων γεγονότων στην πλήρως αδρονιακή (“all-hadronic”) τελική κατάσταση- αυτήν όπου εκτός από τα δύο φωτόνια το γεγονός περιλαμβάνει τέσσερις πίδακες, οπότε και κανείς συνδυάζει τον έναν από τους πίδακες με τα φωτόνια για να πάρει ένα υποψήφιο τοπ, και τα άλλα τρία μαζί για να πάρει το άλλο τοπ. 


Όπως βλέπετε, το σήμα από τη διάσπαση H->γγ (με κόκκινο, υποθέτοντας ένα ποσοστό διάσπασης (branching fraction) του τοπ σε charm-Higgs στο 5%) θα βρισκόταν εμφανώς ψηλότερα από το σήμα των διαδικασιών εντός του Καθιερωμένου Προτύπου (κυανό ιστόγραμμα). Πράγματι, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει με οδηγό τα δεδομένα ένα σχήμα υποβάθρου για να προσαρμόσει την κατανομή του σήματος,λαμβάνοντας έτσι ένα μικρό, ασήμαντο σήμα, όπως φαίνεται παρακάτω. Αφού συνδυαστεί με την έρευνα πάνω στον άλλον τρόπο διάσπασης του τοπ κουάρκ, όπου δεν έχουμε παραγωγή Higgs (ένα μόνο λεπτόνιο στην τελική κατάσταση), ως αποτέλεσμα παίρνουμε ένα ανώτατο όριο 0.79% για την διάσπαση t->qH. Ένα εκπληκτικά μικρό άνω φράγμα!

Σημειώστε πως στο γράφημα υπάρχουν δύο γραμμές υποβάθρου. Η πιο ισχνή δείχνει το αποτέλεσμα που λαμβάνουμε εάν συμπεριλάβουμε και την εκτίμηση για την παραγωγή ενός Higgs σύμφωνα με το ΚΠ, η οποία θα πρέπει να επηρεάζει το δείγμα των δεδομένων μέσω των διαδικασιών ttH, tH, WH, όπως και άλλων. Η συνολική επίδραση αυτών είναι μικρή, αλλά έχει ληφθεί υπόψιν κατά την προσαρμογή στην κατανομή του “εξωτικού” σήματος.


Επίσης, δείτε και ένα κάπως ενοχλητικό στοιχείο στον τρόπο που έχει σημειώσει η ομάδα του ATLAS τα πειραματικά δεδομένα στο παραπάνω γράφημα: όλα τα σημεία φαίνεται πως έχουν μία γραμμή σφάλματος εκτός από αυτό που βρίσκεται τέρμα δεξιά στα 155 GeV. Αυτό πιθανότατα δείχνει ότι η εκτίμηση τους για το διάστημα, το οποίο καλύπτει πιθανές πραγματικές τιμές για τον μέσο αριθμό γεγονότων σε κάθε κλάση, δίνει μηδενικό μήκος όταν δεν παρατηρείται κάποιο γεγονός. Αυτό είναι φυσικά λάθος- το σημείο αυτό θα έπρεπε να έχει μία άνω γραμμή σφάλματος η οποία να φτάνει έως το 1,84.

Εκτός, λοιπόν, από αυτήν τη μικρής σημασίας ατέλεια, έχουμε εδώ ένα νέο εξαιρετικό αποτέλεσμα από το ATLAS. Τελευταία, έχω δει αυτά τα δύο πειράματα του LHC να συναγωνίζονται για να βρουν τρόπους να εξάγουν όσο το δυνατόν περισσότερες πληροφορίες από τα σύνολα δεδομένων τους όσον αφορά φαινόμενα σχετικά με το μποζόνιο Higgs. Προφανώς το πρώτο που έρχεται στο μυαλό είναι το πρόσφατο αποτέλεσμα του CMS για το πλάτος του μποζονίου Higgs. Σε κάθε περίπτωση, συγχαρητήρια στο ATLAS για αυτό το νέο ωραίο αποτέλεσμα, και περιμένουμε το επόμενο χτύπημα από το CMS!

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/a_quantum_diaries_survivor/the_plot_of_the_week_no_higgs_in_top_decays-132861
28/3/2014

Posted in Uncategorized | Tagged | 1 σχόλιο

Ένα ακριβές όριο για το πλάτος του μποζονίου Higgs

Με μάζα στα 125 GeV, το μποζόνιο Higgs είναι ένα πολύ βαρύ σωματίδιο. Ωστόσο, το φυσικό του πλάτος προβλέπεται στο Καθιερωμένο Πρότυπο (ΚΠ) να είναι μόλις 4.15 MeV, μία τιμή πολύ μικρότερη από την αντίστοιχη άλλων σωματιδίων με παραπλήσιες μάζες. Το τοπ κουάρκ, για παράδειγμα, έχει πλάτος 1.5 GeV και το μποζόνιο Z 2.5 GeV, δηλαδή πλάτη τρεις τάξεις μεγέθους μεγαλύτερα.

Το φυσικό πλάτος- το πλάτος της χαρακτηριστικής κορύφωσης σε σχήμα συντονισμού στη μάζα ηρεμίας του σωματιδίου- είναι ένα θεμελιώδες γνώρισμα των στοιχειωδών σωματιδίων, και κατά πολλούς σημαντικότερο ακόμη και από την ίδια τη μάζα του σωματιδίου. Πράγματι, το πλάτος καθορίζει τον χρόνο ζωής του σωματιδίου: σωμάτια που ζουν περισσότερο έχουν μικρότερο πλάτος και αυτό διότι έχουν περισσότερο χρόνο να “εγκατασταθούν” στη μάζα ηρεμίας τους. Στην περίπτωση του Higgs, εάν βρίσκαμε πως το πλάτος του είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το προβλεπόμενο, θα καταλαβαίναμε αμέσως πως υπάρχουν πιθανοί τρόποι διάσπασης (decay modes) για τους οποίους δεν έχουμε κανένα στοιχείο μέχρι τώρα: θα ήταν μία καθαρή ένδειξη ύπαρξης νέων φυσικών διεργασιών. Η παρουσία τέτοιων πρόσθετων τρόπων για να διασπαστεί το σωμάτιο κάνει σίγουρα τον χρόνο ζωής μικρότερο, και συνεπώς το πλάτος μεγαλύτερο.

Τα 4.15 MeV είναι πραγματικά ένας μικρός αριθμός αν τον συγκρίνει κανείς με την πειραματική ακρίβεια στην μάζα των σωματιδίων που μπορούμε να πετύχουμε με τα πειράματα CMS και ATLAS. Επομένως, δεν υπάρχει περίπτωση να μετρήσουμε αυτήν την παράμετρο απευθείας: κάθε κατανομή μάζας για το Higgs  που θα προσδιοριστεί πειραματικά από τα δεδομένα του LHC θα έχει ένα παρατηρούμενο πλάτος πολύ μεγαλύτερο από το αντίστοιχο φυσικό. Παρόλα αυτά, θα μπορούσαμε να μετρήσουμε το φυσικό πλάτος του Higgs εμμέσως, κοιτάζοντας στα very off-shell μποζόνια Higgs.

Πράγματι, πολλοί θεωρητικοί φυσικοί έχουν επισημάνει πως οι περίεργες διαδικασίες που δίνουν μποζόνια Ηiggs στον LHC, τροποποιούν σημαντικά το παρατηρούμενο lineshape του μποζονίου Higgs. Με άλλα λόγια, αυτό που μπορούμε να ανιχνεύσουμε μέσα από ένα ιστόγραμμα μάζας του Higgs στον LHC είναι η συνέλιξη (convolution) του Λορενζιανού σχήματος – μία κορύφωση με πλάτος ίσο με το φυσικό πλάτος του Higgs και κέντρο την κεντρική τιμή της μάζας του Higgs – με την ενεργό διατομή της παραγωγής, η οποία ενισχύεται στην περιοχή των υψηλών μαζών λόγω της ισχυρής σύζευξης (coupling) του μποζονίου Higgs με το βαρύ τοπ κουάρκ. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, αντί να βλέπουμε την κατανομή μάζας από το σήμα να “πεθαίνει” γρήγορα στις μεγάλες μάζες, αυτή θα έχει μία σημαντική αύξηση στην περιοχή των πολύ υψηλών μαζών.

Φαίνεται παράξενο το ότι ένα μποζόνιο Higgs με μάζα στα 125 GeV μπορεί να δώσει ένα σημαντικό σήμα σε μάζες στα 300 GeV ή και παραπάνω, αλλά αυτό είναι ακριβώς ό,τι συμβαίνει. Αυτό όμως που είναι και το πιο ενδιαφέρον, είναι πως η ισχύς του σήματος εξαρτάται έντονα από το φυσικό πλάτος του Higgs. Δείτε για παράδειγμα την εικόνα παρακάτω, όπου φαίνεται η ανακατασκευασμένη μάζα των ζευγών ΖΖ από το CMS. Ένα μποζόνιο Higgs με πλάτος 25 φορές αυτό που προβλέπει το ΚΠ (το οποίο σημαίνει πλάτος λίγο πάνω από τα 100 MeV) θα είχε ως αποτέλεσμα μία πολύ σημαντική ενίσχυση!


Στην εικόνα από πάνω, η four-lepton mass distribution από τα δεδομένα που συνέλεξε το CMS στις συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου 8-TeV του 2012, συγκρίνεται με το υπόβαθρο ΖΖ (μπλε), με την πρόβλεψη του ΚΠ (μπεζ) και με την αναμενόμενη κατανομή για Higgs με φυσικό πλάτος 25 φορές μεγαλύτερο της πρόβλεψης του ΚΠ (διακεκομμένο ιστόγραμμα).

Εξετάζοντας την τελική κατάσταση τεσσάρων λεπτονίων για τα γεγονότα ΖΖ, καθώς και την τελική κατάσταση δύο φορτισμένων λεπτονίων + δύο νετρίνων, το CMS έχει καταφέρει να καθορίσει ένα ανώτατο όριο για το πλάτος του Higgs στα 4.2 φορές της τιμής του Καθιερωμένου Προτύπου, σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95%. Αυτό ήδη έχει συνέπειες για διάφορα μοντέλα που θα μπορούσαν να προβλέψουν πολύ μεγαλύτερα πλάτη, υποθέτοντας την ύπαρξη κάποιων άγνωστων έως τώρα διασπάσεων. Σημειώστε πως αποτελέσματα εξάγονται για δύο περιπτώσεις: υπό την υπόθεση πως ο καθολικός ρυθμός παραγωγής (global production rate) είναι αυτός που προβλέπει το ΚΠ και υπό καμία υπόθεση πάνω σε αυτόν τον ρυθμό. Μία μεγαλύτερη καθολική παραγωγή θα είχε ως αποτέλεσμα ενίσχυση στις “ουρές” της κατανομής, αλλά ρυθμοί παραγωγής πολύ μεγαλύτεροι από αυτό που προβλέπει το ΚΠ απορρίπτονται κοιτάζοντας την κορυφή στα 125 GeV. Το όριο του x4.2 έχει εξαχθεί χωρίς κάποια υπόθεση για τον ρυθμό παραγωγής.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/precise_bound_higgs_boson_width-132349
21 Μαρτίου 2014

Posted in Uncategorized | Tagged , | 1 σχόλιο

Νέες επιβεβαιώσεις για τα Y(4140) και Y(4270) από το BaBar

Το Y(4140), ένας συντονισμός που βρέθηκε από τις διασπάσεις μεσονίων Β σε τελικές καταστάσεις (states) J/ψ φ K, πρωταγωνιστεί πλέον σε μία μεγάλη ιστορία. Αρχικά, παρατηρήθηκε από το CDF σε 4 inverse femtobarns δεδομένων του Run 2 και συγκεκριμένα από τον Kai Yi, έναν πολύ δραστήριο -και θα ήθελα να προσθέσω, έναν ιδιαίτερα πετυχημένο- “bump hunter” στο πείραμα αυτό.

Ο Kai έπρεπε να περάσει για μεγάλο χρονικό διάστημα από μια διαδικασία επανεξέτασης εντός της κοινοπραξίας του CDF, προτού δει τις αποδείξεις του για το νέο σωματίδιο να είναι επιτέλους σε θέση να δημοσιευθούν. Μάλιστα, η προσθήκη επιπλέον δεδομένων στην ανάλυση, ένα χρόνο μετά, άφησε πολλούς μέσα στο CDF με την υποψία πως το σωματίδιο μάλλον υπήρχε μόνο στα μάτια του Kai: Στα νέα δεδομένα δε φαινόταν να υπάρχει καμία καθαρή ένδειξη για τον συντονισμό που είχαν δει προηγουμένως.

Παρόλα αυτά, η ομάδα του CDF δημοσίευσε εν τέλει τα αποτελέσματα της πλήρους ανάλυσης, τα οποία – όταν το υπόβαθρο προσαρμόστηκε με μία περισσότερο “physics motivated” και λιγότερο συντηρητική συνάρτηση- έδωσαν μία μεγαλύτερη στατιστική σημαντικότητα για το παρατηρηθέν φαινόμενο. Ήταν μια κάπως αμφιλεγόμενη κατάσταση.

Μετά τη δημοσίευση από το CDF, πολλά πειράματα παρουσίασαν έρευνες για την δομή αυτή: Ενώ το CMS σύντομα έδωσε ένα σήμα στα δεδομένα του που επιβεβαίωνε την ύπαρξη κάποιου συντονισμού, και ενδείξεις για ακόμη έναν συντονισμό 130MeV περίπου πιο ψηλά στην ενεργειακή κλίμακα, η ομάδα του LHCb διέψευσε την παρουσία αυτών των σημάτων.To DZERO μετέπειτα επιβεβαίωσε το εύρημα του CDF.

Συνολικά, η κατάσταση θα μπορούσε να είναι και πιο καθαρή μετά από την προσεκτική εξέταση από τέσσερα πειράματα παρόμοιων δεδομένων. Κάποιοι συνεχίζουν να υποστηρίζουν πως οι δομές αυτές δεν είναι σωματίδια αλλά παραμορφώσεις των κινηματικών κατανομών των σωμάτων που παράχθηκαν από τις διασπάσεις των αδρονίων Β, εξαιτίας των όχι και τόσο καλά κατανοητών δυναμικών επιδράσεων (dynamical effects). Εμένα, τα Y(4140) και Y(4270) μου φαίνονται πλέον εδραιωμένοι συντονισμοί, και δεν καταλαβαίνω τις ενστάσεις, παρά το ότι μπορεί απλά να βλέπω τα πράγματα λίγο απλοϊκά. Το πιο ενδιαφέρον ζήτημα κατά την γνώμη μου παραμένει το ότι το LHCb, που φέρεται να είναι το καλύτερα εξοπλισμένο από τα τέσσερα προαναφερθέντα για να παράγει αποτελέσματα σχετικά με τα μεσόνια Β, είναι και αυτό που δεν κατάφερε να δει τίποτα: φαίνεται σαν να είναι η ανωμαλία πλέον στο LHCb…

Εν τω μεταξύ, ένα άλλο πείραμα αφοσιωμένο στη φυσική των Β μεσονίων, το BaBar, κοίταξε για Υ καταστάσεις στο δείγμα δεδομένων του, και έχει βρει αποτελέσματα που είναι ακόμα ανοικτά για διαφορετικές ερμηνείες. Αλλά, και πάλι, εγώ τα παίρνω ως επιπλέον επαληθεύσεις του αρχικού σήματος από το CDF.

H κατανομή μάζας που εξήχθη από την ανάλυση του BaBar φαίνεται στα δεξιά. Ως συνήθως, τα μαύρα σημεία είναι τα πειραματικά δεδομένα, η κόκκινη καμπύλη είναι η ερμηνεία που περιλαμβάνει τις δύο δομές, και η μπλε καμπύλη δείχνει το μοντέλο που περιέχει μόνο το υπόβαθρο. Όπως μπορείτε να δείτε, η προσαρμογή που περιλαμβάνει τις δύο δομές συντονισμού,  αποτελεί πολύ καλύτερο μοντέλο για τα δεδομένα, σε σχέση με μία απλή κατανομή “φασικού χώρου” (phase space).
Σημειώστε πως στο παραπάνω διάγραμμα, τα ιστογράμματα του BaBar αναφέρονται στο τετράγωνο της μάζας, για λόγους που δεν θα εξηγήσω εδώ. Επίσης, σημειώστε πως το BaBar κάνει το σύνηθες λάθος να σχεδιάσει τις sqrt(N) γραμμές σφάλματος στα δεδομένα τους. Αυτό είναι κατά τη γνώμη μου παραπλανητικό, και πραγματικά πολύ ατυχές. Ας γίνω λοιπόν λίγο επικριτικός παρακάτω για να σας εξηγήσω τι εννοώ.

Diatriba mode on

Όταν κανείς επιλέγει να σχεδιάσει ένα σημεία με μία γραμμή σφάλματος σε ένα ιστόγραμμα όπου παριστάνεται μία καταμέτρηση γεγονότων, σχεδιάζει δύο πράγματα ταυτόχρονα, ανεξάρτητα από το εάν το αντιλαμβάνεται ή όχι. Σε κάθε κλάση, το σημείο δείχνει και τον αριθμό των γεγονότων που παρατηρούνται -ένας αριθμός χωρίς κάποιο σφάλμα-, καθώς και την Εκτίμηση Μέγιστης Πιθανοφάνειας (Maximum Likelihood Estimate -MLE) για τον μέσο όρο μ της διαδικασίας Poisson που έχει δώσει αυτές της μετρήσεις στην συγκεκριμένη κλάση. Τα δύο αυτά συμπίπτουν.

Το πρώτο δεν περιέχει κάποιο σφάλμα. Το δεύτερο όμως έχει, και επομένως μπορεί κανείς να προσδώσει σε κάθε σημείο μία γραμμή σφάλματος. Τονίζω πως η γραμμή αυτή σχετίζεται με την MLE, και όχι με τον αριθμό των γεγονότων, ο οποίος επαναλαμβάνω δεν έχει κάποια αβεβαιότητα. Έτσι αυτές οι γραμμές υποτίθεται πως παριστάνουν ένα εύρος για τις πιθανές τιμές που μπορεί να πάρει ο μέσος μ της διαδικασίας Poisson. Χωρίς κάποια περαιτέρω διευκρίνιση υποτίθεται πως οι γραμμές αυτές θα πρέπει να περιλαμβάνουν το 68% των πιθανών τιμών (ως το διάστημα [-σ,+σ] γύρω από την μέση τιμή σε μία γκαουσιανή καμπύλη), αυτόν τον ρόλο δηλαδή περιμένουμε να παίζουν οι γραμμές στο γράφημα. Αλλά, εδώ, δεν συμβαίνει αυτό! Σε περιπτώσεις όπου έχει καταμετρηθεί πολύ μικρός αριθμός γεγονότων, η γραμμή σφάλματος “μ-sqrt(μ)”-”μ+sqrt(μ)” όπως παραπάνω έχει πολύ κακές ιδιότητες κάλυψης. Με άλλα λόγια, η γραμμή αντιπροσωπεύει μία πολύ μικρότερη διακύμανση για τις πιθανές τιμές του μ από ό,τι υπαινίσσονται οι συντάκτες. Όχι το 68% αλλά σε κάποιες περιπτώσεις πολύ λιγότερο.

Η λύση σε αυτό έχει βρεθεί εδώ και 80 χρόνια, χάρις στον Garwood, και είναι η σχεδίαση των “κεντρικών” ασύμμετρων γραμμών σφάλματος (“central” asymmetric error bars), οι οποίες ορθώς καλύπτουν το 68%. Αυτές εξάγονται από έναν απλό κανόνα, αντιστρέφοντας το λεγόμενο “Neyman construction”. Προσπερνώντας αυτήν τη λεπτομέρεια, είναι ενοχλητικό να βλέπει κανείς αξιόλογα πειράματα να δημοσιεύουν τέτοια κάπως ατελή γραφήματα.

Και εάν νομίζετε πως αυτό είναι μία ασήμαντη λεπτομέρεια, σκεφτείτε το ξανά: αυτές οι γραμμές σφάλματος υπάρχουν εκεί για κάποιον λόγο και δεν θα πρέπει να είναι παραπλανητικές. Πιο συγκεκριμένα, όταν κανείς χρησιμοποιήσει την προσαρμογή μέγιστης πιθανοφάνειας για τα σημεία, ο “χρήστης” αυθόρμητα θα συγκρίνει την καμπύλη με το πόσο κυμαίνονται τα σημεία γύρω της. Οι γραμμές σφάλματος που καλύπτουν μικρότερο διάστημα από το 68%, θα οδηγήσουν τον χρήστη στο συμπέρασμα πως η προσαρμογή των δεδομένων δεν είναι καλή – αλλά η προσαρμογή χρησιμοποίησε την κατανομή Poisson των δεδομένων, και όχι την γκαουσιανή προσέγγιση sqrt(N) ! Πάρτε για παράδειγμα ας πούμε το σημείο με τετμημένη 19 στο γράφημα παραπάνω: φαίνεται σαν να απέχει 3 με 4 τυπικές αποκλίσεις από την προσαρμοσμένη κόκκινη καμπύλη, αλλά με γραμμές σφάλματος που καλύπτουν το σωστό διάστημα θα είχε γίνει σαφές πως η διαφωνία δεν είναι τόσο μεγάλη.

Εάν νομίζετε πως οι asymmetric error bars “μπερδεύουν τον αναγνώστη”, κάνετε λάθος. Εμείς στα αποτελέσματα μας στη φυσική υψηλών ενεργειών δημοσιεύουμε συνέχεια διαστήματα εμπιστοσύνης και τώρα σε ένα ιστόγραμμα θα πρέπει να “προστατεύσουμε” τον καημένο τον αναγνώστη που θα μπερδευόταν από μία μη-sqrt(N) γραμμή σφάλματος;

Πίσω στις καταστάσεις Y

“Ζυγίζοντας” τα σήματα, βρίσκουν τις παρακάτω εκτιμήσεις για το κλάσμα των “resonant” contributions: f(4140) = 7.3%, f(4270)=7.7%. Και οι δύο εκτιμήσεις περιέχουν μία αρκετά μεγάλη αβεβαιότητα, 4.5% και 6.4% αντιστοίχως (όπου εδώ έχω συνδυάσει τα στατιστικά και τα συστηματικά σφάλμα). Ας κοιτάξουμε τώρα και σε αποτελέσματα από άλλα πειράματα. Αυτά βρίσκουν τα εξής:

exp     Y(4140) fraction / Y(4270) fraction
—————————————————-
CDF:         14.9±3.8%    /    N/A
DZERO:       19±8%      /     N/A
CMS:           13.4±3%    /    18.0±7.3%
LHCb:        < 7%            /    < 8%

(Αποποίηση ευθυνών: Σημειώστε πως βασίζομαι σε πληροφορίες από την ομιλία της Elisa Fioravanti στη Lake Louise, εδώ); οι αριθμοί για το CMS είναι δικές της εκτιμήσεις και δεν φέρω ευθύνη για αυτούς- για την ακρίβεια είμαι πολύ “τεμπέλης” σήμερα για να πάω να τους ελέγξω.)

Εξαιρουμένου του LHCb, φαίνεται να είναι το Y(4140) μία καλά εδραιωμένη δομή που εμφανίζεται στο 14% των διασπάσεων, και τα ίδια ισχύουν λίγο πολύ και για το Y(4270), το οποίο εμφανίζεται σε παρόμοιο ποσοστό των διασπάσεων. and it appears in a similar fraction of the decays. Συμπεριλαμβανομένου και του LHCb, τα πέντε σύνολα δεδομένων φαίνονται κάπως αντιφατικά, όχι όμως τόσο ώστε να αμφιβάλει κανείς για το εάν είναι οι δομές αυτές πραγματικές. Αυτή είναι τουλάχιστον η προσωπική μου ερμηνεία για το πως έχουν τα πράγματα αυτήν τη στιγμή.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/more_confirmations_y4140_and_y4270_babar-130287
24 Φεβρουαρίου 2014

Posted in Uncategorized | Γράψτε ένα σχόλιο

Διασπάσεις του Higgs σε ζεύγη Zγ: Η επόμενη πρόκληση

Η σύμπραξη του ΑTLAS στον LHC, τον επιταχυντή πρωτονίων του CERN ο οποίος μας έδωσε συγκρούσεις 8-TeV και που τώρα προετοιμάζεται για να επαναλειτουργήσει σε ενέργειες 13-TeV το 2015, δημοσίευσε πριν από μερικές μέρες στο Cornell ArXiv τα αποτελέσματά της από τις έρευνες για διασπάσεις του μποζονίου Higgs σε ζεύγη Zγ.

Η τελική κατάσταση αυτή είναι θεωρητικά εύκολο να παραχθεί, να αναγνωριστεί και να ανακατασκευαστεί- τα χαρακτηριστικά του μποζονίου Ζ μπορούν να μετρηθούν με ακρίβεια στη διάσπαση του σε ζεύγη ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου ή μιονίου, και το ενεργητικό φωτόνιο ταυτοποιείται από ένα ενεργειακό απόθεμα στο καλορίμετρο στο οποίο δεν κατευθύνεται καμία τροχιά φορτισμένου σωματιδίου. Παρόλα αυτά, το μικρό μέγεθος του σήματος κάνει την έρευνα κάπως απαιτητική: εκτός από τη μικρή ενεργό διατομή της παραγωγής μποζονίων Higgs, μιλάμε εδώ για έναν τρόπο διάσπασης (decay mode) ο οποίος στο Καθιερωμένο Πρότυπο (ΚΠ) προκύπτει μόνο μία στις 600 διασπάσεις. Έπειτα, η διάσπαση του Ζ σε ηλεκτρόνια ή μιόνια παίζει επίσης κάποιο ρόλο στο μικρό μέγεθος του σήματος, αφού τα ζεύγη ee και μμ προκύπτουν από τη διάσπαση του Ζ μόνο στο 7% του συνόλου των διασπάσεων. Συνολικά, έχουμε να κάνουμε με την ανίχνευση του Higgs από μία τελική κατάσταση που προκύπτει κατά μέσο όρο μόνο μία φορά κάθε 10 χιλιάδες διασπάσεις!

Τώρα, όσον αφορά τα διάφορα υπόβαθρα, δεν είναι μεγάλα σε απόλυτα μεγέθη – όπως είπα τα ζεύγη Zγ είναι μία καθαρή υπογραφή στις συγκρούσεις πρωτονίου πρωτονίου- αλλά το μεγάλο σύνολο δεδομένων τα κάνει αρκετά μεγάλα όταν συγκρίνονται με το πολύ μικρό σήμα. Αυτά υπάρχουν λόγω σύμφωνης με το ΚΠ παραγωγής ζευγών Ζγ χωρίς την μεσολάβηση μίας διάσπασης Higgs, όπως επίσης και από κίβδηλα σήματα φωτονίων εξ αιτίας αδρονιακών πιδάκων. Τα υπόβαθρα έχουν βέβαια ένα ομαλό εκθετικό σχήμα στην κατανομή μάζας δύο σωμάτων (two-body mass distribution). Αυτό είναι βασικά και το μόνο πάτημα που έχουμε για να ξεχωρίσουμε το σήμα.

Το σήμα του Zγ έχει ήδη ερευνηθεί από το συναγωνιζόμενο πείραμα του CMS, το οποίο το περασμένο καλοκαίρι δημοσίευσε ως όριο 9.5 φορές την πρόβλεψη του ΚΠ. Τα αποτελέσματα του ATLAS είναι λίγο χειρότερα από αυτά του CMS, καθώς το όριο που βρίσκει είναι 11 φορές την πρόβλεψη του ΚΠ. Επομένως, η ομάδα του ATLAS δεν βγάζει κάτι πολύ επαναστατικό…Έστω και έτσι, όμως, αξίζει να κοιτάξει κανείς στις λεπτομέρειες της έρευνας τους. Η κύρια γραφική παράσταση της δημοσίευσης είναι η κατανομή μάζας ηρεμίας που λαμβάνουν για ζεύγη Zγ, όπου γίνεται σύγκριση των δεδομένων με το προσδοκώμενο σήμα το οποίο είναι πολλαπλασιασμένο επί 50 για να γίνει πιο εμφανές. Αυτό φαίνεται στο παρακάτω γράφημα.

Εδώ τα μαύρα σημεία είναι τα δεδομένα του ATLAS και η μπλε γραμμή είναι το μοντέλο για το υπόβαθρο υπολογισμένο από τα δεδομένα, ενώ το ιστόγραμμα κάτω αριστερά είναι το σχήμα για το θεωρητικά υπολογισμένο σήμα, πολλαπλασιασμένο επί 50.

Όπως βλέπετε, τα υπόβαθρα είναι πραγματικά υψηλά, και θα είναι αδύνατον να δούμε το σήμα έως ότου αρχίσει και πάλι να μαζεύουν δεδομένα οι ανιχνευτές στην επόμενη περίοδο λειτουργίας του LHC. Αυτό ισχύει φυσικά, εκτός και αν το branching ratio σε ζεύγη Zγ είναι διαφορετικό από αυτό που προβλέπεται από το ΚΠ: πράγματι σύγχρονα μοντέλα μπορεί να δίνουν λίγο διαφορετικές προβλέψεις. Κατά τα άλλα, από πειραματική άποψη, το πιο σημαντικό στοιχείο στην έρευνα είναι η ακριβής ανακατασκευή της μάζας ηρεμίας για το Z και φωτόνιο. Παρά το ότι για το μποζόνιο Ζ δεν υπάρχει μεγάλο περιθώριο βελτίωσης, ο ακριβής προσδιορισμός της ενέργειας του δεύτερου είναι καθοριστικής σημασίας.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/higgs_decays_zgamma_pairs_next_challenge-129798
16/2/2014

Posted in Uncategorized | Γράψτε ένα σχόλιο

To ATLAS δε βλέπει φως από κβαντικές μαύρες τρύπες

Οι μαύρες τρύπες είναι πολύ της μόδας τις τελευταίες μέρες, με το θέμα των firewalls να συζητείται έντονα ανάμεσα στους θεωρητικούς και το νέο paper του Hawking να μην παρουσιάζεται σωστά στα μέσα ενημέρωσης. Την ίδια στιγμή, στον LHC οι ομάδες ATLAS και CMS συνεχίζουν τις προσπάθειες για την εύρεση μικροσκοπικών εκδοχών των ίδιων αντικειμένων, οι οποίες θα μπορούσαν να υπάρχουν, εάν η ενεργειακή κλίμακα στην οποία τα φαινόμενα κβαντικής βαρύτητας κάνουν αισθητή την παρουσία τους είναι τάξεις μεγέθους μικρότερη από το σημείο όπου θα έπρεπε να είναι, δηλαδή στην ενέργεια Plank.

Υπάρχει μία μεγάλη ποικιλία από φαινόμενα που θα μπορούσαν να αποτελέσουν ένδειξη για τη δημιουργία μελανών οπών στις συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου του LHC. Στο πρόσφατο άρθρο από το ΑTLAS εξετάζεται μόνο ένα από αυτά- η παραγωγή, δηλαδή, ζεύγους φωτονίου-πίδακα μεγάλης συνολικής μάζας, κάτι το οποίο θα μπορούσε να συμβεί ως αποτέλεσμα της εξαΰλωσης μιας μαύρης τρύπας που δεν είχε χρόνο να θερμοποιηθεί (thermalize). Αλλά για να είμαστε ακριβείς, στο ATLAS κάνουν το αντίθετο: ψάχνουν για γεγονότα gamma-jet στην περιοχή υψηλών μαζών, χωρίς να εστιάζουν συγκεκριμένα στις μαύρες τρύπες. Με αυτόν τον τρόπο δεν βγάζουν ειδικά όρια για τον ρυθμό αυτής της διαδικασίας που θα έδινε αυτήν την υπογραφή, και αυτό είναι, νομίζω, κάτι καλό.

Πράγματι, πολύ εξειδικευμένες έρευνες για συγκεκριμένες τελικές καταστάσεις οι οποίες προβλέπονται από διάφορα μοντέλα “νέας φυσικής” είναι χρήσιμα, αλλά και λίγο στενόμυαλα. Με το μεγάλο πλήθος δεδομένων που είναι διαθέσιμα πλέον στα ATLAS και CMS, καθώς και με την αποτυχία μοντέρνων μοντέλων να παράξουν προβλέψεις  οι οποίες να περνάνε τα πειραματικά τεστ, είναι αρκετά λογικό να μελετάει κανείς τα πειραματικά δεδομένα κάπως πιο σφαιρικά, εστιάζοντας την προσοχή σε πιο γενικές υπογραφές και προσπαθώντας να υπολογίσει εάν τα αντίστοιχα δεδομένα συμφωνούν με το υπόβαθρο του ΚΠ (Standard Model background) ή εάν υπάρχει απόκλιση από αυτό.

To ATLAS εξέτασε το δείγμα δεδομένων των 8-TeV και παρήγαγε ένα φάσμα της μάζας ηρεμίας για ενεργητικά φωτόνια που ανακρούουν από έναν πίδακα. Η υπογραφή των φωτονίων στις υψηλές ενέργειες είναι αρκετά καθαρή, και έτσι τα διάφορα υπόβαθρα προέρχονται βασικά από σκεδάσεις τύπου Compton σε συγκρούσεις κουάρκ-γλουονίου που δίνουν ένα κουάρκ και ένα φωτόνιο. Ένα δεύτερο υπόβαθρο προκύπτει από αδρονιακούς πίδακες που διασπώνται με τέτοιο τρόπο ώστε το leading particle να είναι φωτόνιο. Αυτά δεν είναι “direct” φωτόνια, υπό την έννοια πως δεν είναι το άμεσο αποτέλεσμα μίας διαδικασίας σκληρής σκέδασης (hard scattering process), αλλά είναι δευτερεύοντα προϊόντα των παρτονίων της τελικής κατάστασης.

Παρά τον παραπάνω διαχωρισμό, η ανάλυση έχει γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε για την εκτίμηση των διαδικασιών υποβάθρου να έχει χρησιμοποιηθεί μόνο το δείγμα των δεδομένων – και το συλλογικό τους αποτέλεσμα είναι μία ομαλή κατανομή μάζας ηρεμίας. Οπότε κανείς μπορεί να ψάξει σε αυτό το ομαλό φάσμα για μία γκαουσιανού τύπου προεξοχή που θα υποδηλώνει την παρουσία ενός συντονισμού ή άλλων turn-on φαινομένων.

Το φάσμα μαζών (mass spectrum) που βρήκε το ATLAS φαίνεται στα δεξιά. Όπως μπορείτε να δείτε, είναι όντως αρκετά ομαλό και καλώς προσαρμοσμένο στην εφαρμοσμένη συναρτησιακή μορφή. Η ύπαρξη ενός συντονισμού – όπως ενός διεγερμένου κουάρκ, q*, το οποίο αποδιεγείρεται σε ένα κουάρκ εκπέμποντας ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ή μίας κβαντικής μαύρης τρύπας, ή άλλων τέτοιων φανταχτερών αντικειμένων – θα ισχυροποιούσε το σήμα σε συγκεκριμένα σημεία του φάσματος, όπως φαίνεται με τα διακεκομμένα ιστογράμματα στο γράφημα. Επίσης, δείτε το κάτω κομμάτι του γραφήματος, όπου το ATLAS λανθασμένα βάζει την ετικέτα “significance” (σημαντικότητα) στον άξονα y (δεν είναι αυτό, αν θέλουμε να είμαστε ακριβείς, αλλά ο λόγος για αυτό ξεφεύγει από τον σκοπό του κειμένου). Οι κόκκινες μπάρες πάντως ακόμα και έτσι δίνουν μία αίσθηση της συμβατότητας των δεδομένων με την επιλεγμένη παραμετροποίηση, κάτι δύσκολο να εξαχθεί από την ημι-λογαριθμική κατανομή από πάνω, ιδιαίτερα στο αριστερό άκρο με τις χαμηλές μάζες.

Χρησιμοποιώντας δοκιμασμένες τεχνολογίες για τον καθορισμό ορίων με το κριτήριο Επιπέδων Εμπιστοσύνης (CLs criterion), το ATLAS συνεχίζει να μεταφράσει τα δεδομένα βάζοντας εξαιρέσεις στην ενεργό διατομή για κβαντικές μελανές οπές και διεγερμένα κουάρκς σαν της κλίμακας μάζας (mass scale) αυτών των διαδικασιών (δείτε πχ την εικόνα παρακάτω). Όμως, θέτουν παράλληλα και ένα όριο για έναν γενικότερης φύσεως συντονισμό ως συνάρτηση της μάζας του, έτσι ώστε να μπορέσει κάποιο μελλοντικό μοντέλο να κάνει συγκρίσεις με τα αποτελέσματα του ATLAS χωρίς να χρειάζεται μία νέα ανάλυση.

Το γράφημα στα αριστερά δείχνει το σύνηθες “Brazil band” διάγραμμα, όπου για οποιαδήποτε υποθετική ενέργεια κατωφλιού της κβαντικής μαύρης τρύπας, (με παραμέτρους n=6 και MD=Mth, βέβαια, έτσι και αλλιώς αυτά ενδιαφέρουν αυτούς μόνο που θα διαβάσουν και το paper) το άνω όριο σε επίπεδο εμπιστοσύνης 95% φαίνεται για το γινόμενο της ενεργού διατομής επί το branching fraction στα ζεύγη φωτονίου-πίδακα επί την acceptance. Τα μαύρα σημεία δείχνουν το αποτέλεσμα, ενώ η λωρίδα ως συνήθως περιγράφει το τι αναμενόταν πριν την εξέταση των δεδομένων για το όριο, όντας γνωστός ο όγκος τους, η ανιχνευτική ικανότητα (detector efficiency), και η τεχνική της ανάλυσης. Η διακεκομμένη μπλε γραμμή δείχνει ότι μοντέλα με energy scale κάτω από τα 4.55 TeV αποκλείονται σε αυτό το συγκεκριμένο σενάριο.

Συνολικά, είναι μία ωραία ανάλυση, και θα πρέπει να πω πως θα προτιμούσα να έβλεπα περισσότερες τέτοιου είδους έρευνες, βασισμένες σε υπογραφές. Ειδικότερα, θα ήθελα να δω έρευνες που επεξεργάζονται τα δεδομένα σε ένα ακόμη πιο γενικό πλαίσιο, και πολυμεταβλητές τεχνικές οι οποίες λαμβάνουν υπόψιν την evidencing region του πολυδιάστατου παραμετρικού χώρου των διάφορων παρατηρήσιμων ποσοτήτων, όπου τα δεδομένα διαφωνούν με της προβλέψεις για το υπόβαθρο. Αλλά τέτοιες έρευνες αντιμετωπίζονται ακόμα διστακτικά στην κοινότητα του HEP, κυρίως λόγω του γεγονότος πως ο τρόπος σκέψης είναι ακόμα ευθυγραμμισμένος με τους μεγάλους πλέον σε ηλικία μέντορες μας, που έμαθαν να ψάχνουν για νέα φυσικά φαινόμενα όταν ακόμη οι υπολογιστές ήταν στην εποχή των hole-punched data cards. Αυτές οι νέες τεχνικές θα πάρει χρόνο να γίνουν καθολικά αποδεκτές στην επιστημονική κοινότητα.

Αρχικό Άρθρο:
http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/atlas_sees_no_light_quantum_black_holes-128875
2/2/2014

Posted in Uncategorized | 2 σχόλια

Πίδακες: Πώς τους ανιχνεύουμε

Ένας πίδακας (jet) είναι μία καλά ευθυγραμμισμένη ομάδα σωματιδίων της οποίας ο ευκολότερος τρόπος παραγωγής στο CDF είναι όταν ένα κουάρκ ή ένα γλουόνιο εκκρούεται από κάποιο πρωτόνιο κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης σωματιδίων με υψηλή ενέργεια. Το κουάρκ, ή το γλουόνιο, δεν μπορεί να υπάρξει σαν ελεύθερο σωματίδιο: η ισχυρή αλληλεπίδραση το αναγκάζει να βρίσκεται δέσμιο εντός ενός αδρονίου- ένα παρατηρήσιμο σωματίδιο όπως το πρωτόνιο ή το νετρόνιο (τα οποία είναι ευσταθή αδρόνια) ή ένα πιόνιο, καόνιο, κτλ (τα οποία είναι ασταθή και διασπώνται πολύ γρήγορα σε ελαφρύτερα σωμάτια). Το κουάρκ ή το γλουόνιο που φεύγει από το πρωτόνιο διασπάται εκ νέου σε καινούρια αδρόνια, τα οποία συνεχίζουν την πορεία τους μαζί, ενώ μοιράζονται την ενέργεια και την ορμή του σώματος από το οποίο προήλθαν.

Για την ανίχνευση ενός πίδακα απαιτείται η μέτρηση του ηλεκτρονικού σήματος που εναποτίθεται στα υψηλής-τάσης αγώγιμα καλώδια, τα οποία βρίσκονται εντός κατάλληλων μειγμάτων αερίων, όταν τα φορτισμένα σωμάτια του πίδακα περνάνε από κοντά τους. Μέσω αυτής της διαδικασίας είμαστε σε θέση να ανακατασκευάσουμε τις τροχιές των σωματιδίων, εφόσον υπάρχουν αρκετές τέτοιες μετρήσεις κατά μήκος της διαδρομής του σωματιδίου. Αλλιώς, μπορούμε να ανιχνεύσουμε το φως που απελευθερώνεται από παλμούς σπινθηριστών (scintillating pulses) όταν ένα φορτισμένο σωμάτιο διασχίζει ένα σπινθηροβόλο υλικό. Αλλά η μέτρηση της ενέργειας του πίδακα, που είναι και το πιο σημαντικό κομμάτι, απαιτεί να καταστραφούν τα σωματίδια από τα οποία αποτελείται (και τα φορτισμένα, αλλά και τα ουδέτερα), κάτι το οποίο επιτυγχάνεται βάζοντας τα να περάσουν μέσα από μεγάλες ποσότητες βαρέος υλικού, με αποτέλεσμα την δημιουργία ακόμα περισσότερων σωματιδίων: από την συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των δευτερευόντων σωματιδίων και της ενέργειας των αρχικών σωματιδίων, η τελευταία μπορεί πλέον να μετρηθεί.

Cdf03_1

Η παραπάνω εικόνα δείχνει πώς ανιχνεύεται ένα φορτισμένο σωματίδιο σε έναν θάλαμο εντοπισμού (tracking chamber). Το σωματίδιο ιονίζει το αέριο και ηλεκτρόνια πηγαίνουν προς τα υψηλού δυναμικού σύρματα, αφήνοντας εκεί ένα σήμα υποδεικνύοντας, έτσι, το σημείο από όπου πέρασε το σωματίδιο. Από πολλές τέτοιες μετρήσεις, η πορεία του σωματιδίου μπορεί να ανακατασκευαστεί με εξαιρετική ακρίβεια. Στο CDF ο θάλαμος εντοπισμού βρίσκει αρκετές δεκάδες τέτοια σημεία κατά μήκος κάθε τροχιάς.

Jets02

Όπως φαίνεται παραπάνω σχηματικά, ο ανιχνευτής του CDF -που δεν διαφέρει από τους περισσότερους σύγχρονους ανιχνευτές αυτού του είδους- έχει έναν εσωτερικό ανιχνευτή εντοπισμού (inner tracking detector), ο οποίος βρίσκει την τροχιά που ακολουθούν τα φορτισμένα σωμάτια και ο οποίος περιβάλλεται από το καλορίμετρο. Το τελευταίο είναι υπεύθυνο για τη μέτρηση του πίδακα: φορτισμένα κι ουδέτερα σωματίδια πέφτουν πάνω σε άτομα μολύβδου ή σιδήρου του καλοριμέτρου, δημιουργώντας πολλά άλλα σωματίδια- κυρίως ελαφριά αδρόνια όπως πιόνια ή καόνια, αλλά επίσης και πρωτόνια, νετρόνια, ή φωτόνια – χάνοντας παράλληλα κινητική ενέργεια. Είναι το συλλογικό σήμα από το πέρασμα όλων αυτών των σωμάτων μέσα από το σπινθηροβόλο υλικό, που γεμίζει τα κενά ανάμεσα στα φύλλα σιδήρου ή μολύβδου στο καλορίμετρο, αυτό που μας δίνει τη μέτρηση της ενέργειας.

Και μια λέξη για τα μιόνια: όπως φαίνεται στο παραπάνω σχεδιάγραμμα, τα μιόνια είναι ιδιαίτερα ως προς το γεγονός πως μπορούν να διασχίζουν τόνους υλικού χωρίς να καταστρέφονται σε μετωπικές συγκρούσεις με ένα βαρύ άτομο. Για να τα εντοπίσουμε, τοποθετούμε θαλάμους καλωδίων (wire chambers) γύρω από το καλορίμετρο, σε βάθος όπου μόνο τα μιόνια θα μπορούσαν να έχουν επιβιώσει.

Αρχικό Άρθρο:
http://qd.typepad.com/6/2005/01/jets_how_we_det.html
9/1/2005

Δείτε εδώ για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τον ανιχνευτή του CDF, που από τον Σεπτέμβριο του 2011, μαζί με το Τevatron, έχει πάψει να λειτουργεί.

Posted in Uncategorized | Γράψτε ένα σχόλιο

Ειδήσεις, blogs και υλικό Φυσικής στο διαδίκτυο

Σκέφτηκα πως θα ήταν καλή ιδέα να μαζέψω τις ιστοσελίδες και το υλικό σχετικό (κυρίως) με Φυσική (διαλέξεις, σεμινάρια, ελεύθερα e-books, videos, κανάλια στο YouTube, κ.α.) που έχω ξεχωρίσει στο ίντερνετ. Η αλήθεια είναι πως η συντριπτική πλειονότητα, είναι δυστυχώς στα Αγγλικά.

Ειδήσεις και Ιστοσελίδες γενικού περιεχομένου

http://www.newscientist.com/
http://physicsworld.com/cws/channel/news
http://www.physicscentral.com/
http://www.nasa.gov/news/
http://www.esa.int/ESA
http://www.mpg.de/research_news
http://home.web.cern.ch/scientists
http://www.livescience.com/
http://www.space.com/
http://phys.org/

Blogs

http://www.science20.com/profile/tommaso_dorigo Το blog από όπου προέρχονται όλα τα άρθρα που μεταφράζουμε εδώ.

http://physicsgg.me/ Συγκεντρώνει τις σημαντικότερες ειδήσεις από ελληνικές κι ξένες ιστοσελίδες, καθώς και αναλύει διάφορα θέματα φυσικής.

http://mavro-oxi-allo-karvouno.blogspot.gr/ Από τα καλύτερα blogs στα ελληνικά περί φυσικής. Έχει κυρίως θέματα αστροφυσικής και σχετικότητας, αλλά δεν περιορίζεται ιδιαίτερα εκεί.

http://www.preposterousuniverse.com/blog/ Το blog του Sean Caroll

http://profmattstrassler.com/ Περιέχει άρθρα σχετικά με θεωρητική φυσική στοιχειωδών σωματιδίων, με πολλά εκλαϊκευτικά κείμενα.

http://scienceblogs.com/startswithabang/ Από τα δημοφιλέστερα blogs αστρονομίας και αστροφυσικής, και όχι μόνο, γραμμένο σε πολύ προσιτό ύφος.
Και εδώ το καινούριο blog του:https://medium.com/starts-with-a-bang

http://www.slate.com/blogs/bad_astronomy.html Επίσης πολύ δημοφιλές blog. Ασχολείται κυρίως με θέματα φυσικής του διαστήματος, αστρονομίας και συχνά γράφει άρθρα για την κλιματική αλλαγή.

http://www.centauri-dreams.org/ Περιέχει θέματα σχετικά με την εξερεύνηση του διαστήματος.

http://terrytao.wordpress.com/ Και ένα blog με “κάπως” βαριά μαθηματικά.

http://kolount.wordpress.com/ Ανεβαίνουν προβλήματα μαθηματικών.Τελευταία δεν ανανεώνεται συχνά.

Γενικό Υλικό

http://hep.physics.uoc.gr/outreach.shtml Διαδικασίες εκλαΐκευσης από το Κέντρο Θεωρητικής Φυσικής Κρήτης

http://www.physics.ntua.gr/POPPHYS/ Ελληνική Ομάδα Εκλαΐκευσης

http://www.feynmanlectures.caltech.edu/ Τα βιβλία από τις διαλέξεις του Feynman σε ηλεκτρονική μορφή. Στο youtube υπάρχουν και σε μορφή video.

http://physicsdatabase.com/ Κατάλογος με διαλέξεις, βίντεο και ελεύθερα e-books (κυρίως σημειώσεις διαλέξεων σε μορφή pdf) φυσικής και μαθηματικών.

http://dlmf.nist.gov/ Ψηφιακή βιβλιοθήκη μαθηματικών συναρτήσεων

Ακόμα, δύο λίστες με προτεινόμενα βιβλία ανά κατηγορία:

http://www.spencerstirling.com/mathgeek/mathnotes.html

http://math.ucr.edu/home/baez/books.html#quantum_mechanics

Και μία λίστα με δωρεάν e-books μαθηματικών:

http://people.math.gatech.edu/~cain/textbooks/onlinebooks.html

Άλλα

http://arxiv.org/ Ανοιχτή πρόσβαση σε χιλιάδες επιστημονικές δημοσιεύσεις.

http://particleadventure.org/ Μία παρουσίαση βασικών εννοιών της Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων.

http://what-if.xkcd.com/ Απαντήσεις σε ερωτήματα που μας απασχολούν όλους.

http://www.stellarium.org/el/ Δωρεάν 3D λογισμικό με χάρτες του έναστρου ουρανού. Ρεαλιστικό και με πολλές δυνατότητες.

http://techtv.mit.edu/ Πειράματα φυσικής από το MIT.

Foroums

http://www.mathematica.gr/forum/ 

http://www.physicsforums.com/

http://physics.stackexchange.com/

http://math.stackexchange.com/

http://mathoverflow.net/ Σαν το προηγούμενο, αλλά για πιο προχωρημένα ζητήματα.

Διαλέξεις – Opencourses

https://opencourses.physics.uoc.gr/course/index.php?categoryid=2 Τρία opencourses από το πανεπιστήμιο της Κρήτης:

Εισαγωγή στη Σχετικιστική Φυσική, τα Στοιχειώδη Σωμάτια και την Κοσμολογία,από τον Θ. Τομαρά,

Από τα Κουάρκ μέχρι το Σύμπαν, από τον Ε. Οικονόμου, και

Εισαγωγή στη Κβαντική Φυσική, από τον Σ. Τραχανά.

Πιθανότατα πλέον να μην είναι ανοιχτό το περιεχόμενο σε όλα, αλλά ενδέχεται να επαναληφθούν και του χρόνου.

http://ph304.edu.physics.uoc.gr/lectures.php Διαλέξεις Κβαντομηχανικής ΙΙ από τον κ. Τραχανά, ελεύθερες και χωρίς να χρειάζεται κάποια εγγραφή.

https://www.coursera.org/ και

https://www.edx.org/ (αυτά τα δύο χρειάζονται μία (δωρεάν) εγγραφή)

http://perimeterscholars.org/ Διαλέξεις μεταπτυχιακού επιπέδου στη θεωρητική φυσική από το πανεπιστήμιο του Waterloo.

http://cds.cern.ch/record/794314 Σεμινάρια από το 2004-05 στο CERN.

Κανάλια στο YouTube:

Hellas Astro To κανάλι του Συλλόγου Ερασιτεχνικής Αστρονομίας. Περιέχει και τα videos από τις διαλέξεις αστρονομίας που προσφέρει.

Veritasium Ίσως το καλύτερο βάσει περιεχομένου. Και τo δεύτερο κανάλι του: 2Veritasium.

MinutePhysics

Τα κανάλια του Brady Haran:

SixtySymbols Κανάλι Γενικής Φυσικής
DeepSkyVideos Κανάλι Αστροφυσικής
PeriodicVideos Κανάλι Χημείας
Computerphile Κανάλι Προγραμματισμού
Numberphile Κανάλι Μαθηματικών

Και άλλα, επίσης, αξιόλογα:

PHD Comics
SciShow
singingbanana
SmarterEveryDay
Vihart
DrPhysicsA
Ted-Ed
TED
Διαλέξεις του ΜΙΤ
Διαλέξεις του Stanford
PhysicsWorld
ScienceAtNasa
TheRoyalInstitution
Fermilab

Posted in Uncategorized | 1 σχόλιο