| Výpočet hybnosti produktů srážky
Hybnost každého jetu a částice vypočítal počítač a hodnoty najdou studenti v grafu. Tato čísla použijí k sestrojení vektorového diagramu, který bude zachycovat produkty zkoumané srážky. Ze sestrojeného vektorového diagramu se pokusí určit energii „neviditelného“ neutrina.
Vysvětlete studentům, že tento úkol je založen na zákonu zachování hybnosti. Cílem je určit hybnost „neviditelného“ neutrina postupným sčítáním vektorů hybnosti produktů srážky. Směr a velikost vektorů musí určit z grafu. Po sečtení všech viditelných hybností nedostanou nulový vektor. Aby platil zákon zachování hybnosti, musí přidat do grafu další vektor, který bude stejně velký, ale opačně orientovaný než součet všech vektorů hybnosti z grafu. A tento vektor bude hledaným vektorem hybnosti neutrina.
Výsledkem studentských výpočtů by měly být hodnoty blízké těm, které spočítal počítač. Studenti mohou pracovat s grafem události 14022 (obr. A.5) nebo mohou použít simulace téhož typu události, které jsou přiloženy k obrázkům v příloze A.2 (obr. A.6 a A.7).
Hodnoty hybnosti neutrina pro jednotlivé události určené počítačem:
-
Událost 14022
|
hybnost neutrina 53,9 GeV/c
|
Událost 153
|
hybnost neutrina 43,6 GeV/c
|
Událost 553
|
hybnost neutrina 45,3 GeV/c
|
Nalezený směr hybnosti můžete ověřit nezávislým sečtením původních vektorů z jednot-livých grafů nebo mohou studenti vzájemně porovnat své výsledky (pokud pracovali se stejnými daty). Mějte na paměti, že studenti nemusí dostat stejné hodnoty hybnosti neutrina jako určil počítač. Ani směr nalezeného vektoru nemusí být úplně přesný. Chyby vzniknou díky nepřesnosti při sestavování vektorového diagramu a svou roli můžou také hrát efekty, které jsou popsány v pozn. [1].
Přesto by studenti zpracovávající stejnou událost měli nalézt přibližnou rozumnou hodnotu hybnosti neutrina.
Ukázka vektorového diagramu zachycujícího událost 14022:
Pozn. [1]: Je důležité uvědomit si, že tento způsob hledání hybnosti neutrina funguje pouze v případě, že každá z částic vzniklých při srážce má nulovou složku rychlosti ve směru osy z (žádná částice se nepohybuje ve směru původního svazku protonu a antiprotonů). Využíváme tedy toho, že námi zkoumaná událost se odehrává v rovině kolmé na původní svazek a problém můžeme řešit pouze ve dvou rozměrech. Při „rozvinutí“ grafu události v ob-rázku DST LEGO vidíme, že příroda zařídila, aby se všechny produkty našeho rozpadu pohybovaly v těsné blízkosti osy ETA = 0,0 (všechny jsou kolmé na svazek protonů a antiprotonů). U jiných druhů rozpadů už situace tak jednoduchá není a musí se počítat i s třetí složkou vektorů.
Dále můžete na grafech vidět také tzv. „šum“ detektoru (v pohledu CAL+TKS END VIEW jsou to malé červené nebo modré sloupečky mimo směry jetů). I tento šum ovlivní výsledek vektorového diagramu. Šum představuje neurčitost měření, která vzniká u každého experimentu, protože rozlišovací schopnosti všech přístrojů, detektory částic nevyjímaje, má své hranice.
|
