¿Cómo puede un electrón fingir un chorro?

Los chorros hadrónicos depositan una fracción significativa de su energía en el calorímetro electromagnético, por ejemplo porque pueden contener piones neutros que se desintegran como$\pi^0\to\gamma\gamma$, mesones bottom/charm con desintegraciones semi-leptónicas... Por lo tanto, el algoritmo de reconstrucción del chorro utiliza depósitos de energía de calorímetros electromagnéticos y hadrónicos, de modo que el impulso cuatripartito del chorro se puede estimar con la mayor precisión posible.

Esta es la razón por la cual un electrón también se reconstruye la mayor parte del tiempo como un chorro: deja toda (la mayor parte) de su energía en el calorímetro EM, y este depósito de energía es utilizado por el algoritmo de reconstrucción del chorro.

Entonces, a partir de una señal de electrones genuina, uno termina típicamente con dos objetos reconstruidos: un electrón y un chorro. El conteo doble no es lo que queremos, por lo que el procedimiento típico de eliminación de superposición descrito en los documentos de ATLAS se usa para elegir qué objeto debe conservarse, y el otro se descarta.

Aquellos de nosotros que hemos trabajado en JLAB (y aquellos que trabajaron en SLAC) sabemos que los electrones energéticos crean una gran cantidad de basura hadrónica cuando inciden en cantidades significativas de materia. Piense en la dispersión inelástica profunda.

Una vez que tiene un electrón con energía en el rango de algunos GeV o más, existe una posibilidad significativa de crear piones u otros mesones ligeros en el ECAL con energía cinética no trivial. Estos serán en su mayoría de avance, por lo que apuntarán hacia el HCAL.

Lo que no sé es con qué frecuencia hay electrones en ese rango de energía, pero creo que podrían ser bastante comunes.

Editar : dejo esto porque se ha hecho un esfuerzo para presentar cómo se toman las decisiones en canales complicados. La respuesta simple de @ atlas-insider aclara el punto general que pregunta el OP.

Del documento ATLAS de muestra dado en los comentarios.

Buscar supersimetría en$\sqrt{s}=13\ \rm TeV$en estados finales con chorros y dos leptones del mismo signo o tres leptones con el detector ATLAS

Se lleva a cabo una búsqueda de partículas supersimétricas fuertemente producidas utilizando firmas que involucran múltiples chorros energéticos y dos leptones aislados ($e$o$\mu$) con la misma carga eléctrica o al menos tres leptones aislados. La búsqueda también utiliza$b$Chorros etiquetados, falta de momento transversal y otros observables para ampliar su sensibilidad. El análisis utiliza una muestra de datos de colisiones protón-protón en$\sqrt{s}=13\ \rm TeV$registrado con el detector ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones en 2015 correspondiente a una luminosidad integrada total de$3.2\ \rm fb^ {-1}$.

se ve que se trata de una búsqueda específica que necesita como firma chorros y leptones.

Las simulaciones de Monte Carlo se utilizan ampliamente para encontrar la probabilidad de identificación errónea de candidatos debido a chorros provenientes de reacciones de fondo al buscado y la posibilidad de que los leptones provengan de desintegraciones de canales no deseados, hasta el canal en estudio.

Después de la identificación de objetos, se resuelven las superposiciones entre objetos. Cualquier jet dentro de una distancia$\Delta R_y=\sqrt{(\Delta y)^2+(\Delta\phi)^2}=0.2$de un candidato de electrón se descarta, a menos que el chorro tenga un valor de$\rm MV2c20$discriminante mayor que el valor correspondiente a aproximadamente un$80$%$b$-eficiencia de etiquetado, en cuyo caso el electrón se descarta ya que probablemente se origine en un semileptónico$b$-desintegración de hadrones. Cualquier electrón restante dentro$\Delta R_y=0.4$de un chorro se descarta. muones dentro$\Delta R_y=0.4$de un chorro también se eliminan. Sin embargo, si el chorro tiene menos de tres pistas asociadas, el muón se conserva y, en su lugar, se descarta el chorro para evitar ineficiencias en los muones de alta energía que experimentan una pérdida de energía significativa en el calorímetro.

En esta búsqueda en particular, hay indicadores para decidir cuándo se tiene un evento supersimétrico candidato, que se han decidido a partir de una simulación de Monte Carlo de los eventos deseados en el detector. Los chorros o electrones se rechazan si la probabilidad de que provengan de un fondo es alta.

Los electrones de señal deben satisfacer un estricto requisito de identificación basado en la probabilidad [57, 58] y tener$|\eta|<2$para reducir el impacto de la identificación errónea de carga de electrones. Los muones de señal deben cumplir el requisito de$|d_0|/\sigma(d_0)<3$. La pista asociada a los leptones de la señal debe tener un parámetro de impacto longitudinal con respecto al vértice primario reconstruido,$z_0$, satisfactorio$|z_0\sin\theta|<0.5\ \rm mm$. Los requisitos de aislamiento se aplican tanto a los electrones como a los muones de la señal. La suma escalar de$p_{\rm T}$. El radio del cono de aislamiento de la pista para electrones (muones)$\Delta R_\eta=\sqrt{(\Delta\eta)^2+(\Delta\phi)^2}$viene dada por el menor de$\Delta R_\eta=10\ {\rm GeV}/p_{\rm T}$y$\Delta R_\eta=0.2(0.3)$, es decir, un cono de tamaño$0.2(0.3)$en bajo$p_{\rm T}$pero más estrecho para alta$p_{\rm T}$leptones. Además, en el caso de los electrones, la energía del calorímetro se agrupa en un cono de$\Delta R_\eta=0.2$alrededor del electrón (excluyendo la deposición del electrón mismo) debe ser menor que$6$% del electrón$p_{\rm T}$. Los eventos simulados se corrigen para tener en cuenta las diferencias menores en las eficiencias de activación, reconstrucción e identificación de leptones entre los datos y la simulación de MC.

El resultado final es la posibilidad de establecer un límite para el descubrimiento del canal supersimétrico en estudio.

La aceptación o rechazo de un leptón o un chorro para la definición de la topología de las reacciones estudiadas, en este caso buscando señales supersimétricas, depende de manera crucial del canal específico. Depende de estudiar las matemáticas de la cinemática esperada de los canales en estudio.

Puede ser que uno encuentre algunos números estándar para el rechazo, esto se debe a que las precisiones del detector han sido estudiadas con herramientas Monte Carlo similares, pero aun así no es un rechazo general sin estudiar cuidadosamente las distribuciones para cada canal bajo estudio.

Entonces, no es que el electrón pueda fingir un chorro, ya que los chorros comienzan junto con la trayectoria del electrón en los detectores de seguimiento. Puede ser un electrón de un chorro no deseado o un leptón de un decaimiento de baja resonancia, por ejemplo. Lo mismo es cierto para los aviones. Uno busca las topologías de jet y lepton que se muestran en la figura copiada en la parte superior y desarrolla medidas de rechazo apropiadas para los canales.