Figura 1:En presencia de amontonamiento, Los chorros falsos pueden surgir de partículas que no se producen en la interacción de dispersión dura. La figura muestra el número de chorros falsos para chorros calorimétricos (LC) y chorros de flujo de partículas en eventos simulados con dos chorros y un promedio de 24 colisiones no deseadas. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Las colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones a menudo resultan en la producción de "chorros" de partículas. Estos chorros son un elemento clave en la medición de muchos procesos, como la desintegración de los bosones de Higgs u otras partículas exóticas. Un chorro es una corriente de partículas que se produce cuando un quark o gluón es una de las partículas salientes de la desintegración.
Agregar pistas a los jets
Hasta ahora, el Experimento ATLAS ha medido las energías y posiciones de los chorros utilizando el sistema calorimétrico finamente segmentado, en el que interactúan tanto partículas cargadas eléctricamente como neutras. Sin embargo, el sistema de seguimiento del detector interno proporciona mediciones más precisas de las energías y posiciones de las partículas cargadas.
Un artículo reciente de ATLAS describe un algoritmo de flujo de partículas que extrapola las pistas cargadas vistas por el detector interno a las regiones del calorímetro. Luego, el algoritmo ajusta la medición de energía del calorímetro para excluir estos depósitos de energía, idealmente dejando solo una medida calorimétrica de las partículas eléctricamente neutras. Clasificar cuánta energía depositaron las partículas cargadas es uno de los aspectos más complicados del algoritmo.
Llegando a la verdad
Para probar qué tan bien funciona el algoritmo, utilizamos la llamada información de "verdad". Esto nos dice cuánta energía deposita una partícula simulada en nuestros calorímetros durante una colisión simulada. Podemos comparar eso con la energía que nuestro algoritmo elimina del calorímetro para esa partícula cargada, y ajustar el algoritmo para acercarse lo más posible a la "verdad".
Figura 2:Resolución angular azimutal para chorros calorimétricos (LC) y chorros de flujo de partículas en función del momento transversal del chorro, pT, determinado en la simulación de eventos con dos jets y en promedio 24 colisiones no deseadas. Crédito:Colaboración ATLAS / CERN
Interacciones espurias
Con mayor luminosidad, se producen cada vez más colisiones de partículas no deseadas (conocidas como "amontonamiento"), distorsionando la interacción que nos interesa medir. Por ejemplo, en los datos recopilados el año pasado, una colisión típica que se está estudiando podría ser parte de un evento con otras 30 colisiones que no nos interesan. La colisión interesante se caracteriza por tener partículas de alto momento que salen de ella, mientras que los otros 30 contendrían típicamente partículas de baja cantidad de movimiento.
El detector interno ATLAS puede agrupar pistas cargadas en grupos conocidos como vértices utilizando la medición precisa de la distancia de aproximación más cercana al punto de colisión. Esta información se puede utilizar para eliminar muchas de las partículas cargadas que se originan en el amontonamiento. La medición de la energía del chorro se compone de una combinación de mediciones en el detector interno y el calorímetro, con una corrección para el amontonamiento eléctricamente neutro.
El rendimiento del algoritmo se describe en el nuevo artículo de ATLAS. Muestra una precisión mejorada para las mediciones de la energía y la posición angular de los chorros con momentos transversales por debajo de alrededor de 70 GeV. Es más, demuestra una reducción en el número de chorros que se originan en interacciones acumuladas. Si bien esto último ya es importante, se vuelve aún más esencial a medida que aumenta la luminosidad del LHC. La comparación de la simulación con los datos recopilados en 2012 ha demostrado que el algoritmo describe las interacciones reales con bastante precisión en el experimento.
