p Figura 1:Na presença de empilhamento, jatos falsos podem surgir de partículas não produzidas na interação hard-scatter. A figura mostra o número de jatos falsos para jatos de calorímetro (LC) e jatos de fluxo de partículas em eventos simulados com dois jatos e em média 24 colisões indesejadas. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
p As colisões de prótons no Grande Colisor de Hádrons freqüentemente resultam na produção de "jatos" de partículas. Esses jatos são um elemento-chave na medição de muitos processos, como os decaimentos dos bósons de Higgs ou outras partículas exóticas. Um jato é um fluxo de partículas produzidas quando um quark ou glúon é uma das partículas que saem do decaimento. p
Adicionando faixas aos jatos
p Até agora, o experimento ATLAS mediu as energias e posições dos jatos usando o sistema de calorímetro finamente segmentado, em que partículas eletricamente carregadas e neutras interagem. Contudo, o sistema de rastreamento do detector interno fornece medições mais precisas das energias e posições das partículas carregadas.
p Um artigo recente do ATLAS descreve um algoritmo de fluxo de partículas que extrapola as trilhas carregadas vistas pelo detector interno para as regiões do calorímetro. O algoritmo então ajusta a medição de energia do calorímetro para excluir esses depósitos de energia, idealmente deixando apenas uma medição de calorímetro das partículas eletricamente neutras. Determinar quanta energia foi depositada pelas partículas carregadas é um dos aspectos mais complicados do algoritmo.
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Chegando à verdade
p Para testar o desempenho do algoritmo, usamos as chamadas informações de "verdade". Isso nos diz quanta energia uma partícula simulada deposita em nossos calorímetros durante uma colisão simulada. Podemos comparar isso com a energia que nosso algoritmo remove do calorímetro para aquela partícula carregada, e ajustar o algoritmo para chegar o mais próximo possível da "verdade".
p Figura 2:A resolução angular azimutal para jatos de calorímetro (LC) e jatos de fluxo de partículas em função do momento transversal do jato, pT, determinado em simulação de eventos com dois jatos e em média 24 colisões indesejadas. Crédito:ATLAS Collaboration / CERN
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Interações espúrias
p Com maior luminosidade, mais e mais colisões de partículas indesejadas ocorrem (conhecido como "empilhamento"), distorcendo a interação que estamos interessados em medir. Por exemplo, nos dados coletados no ano passado, uma colisão típica em estudo pode ser parte de um evento com 30 outras colisões nas quais não estamos interessados. A colisão interessante é caracterizada por ter partículas de alto momento saindo dela, enquanto os outros 30 conteriam tipicamente partículas de baixo momento.
p O detector interno ATLAS pode agrupar trilhas carregadas em grupos conhecidos como vértices usando a medição precisa da distância da abordagem mais próxima ao ponto de colisão. Esta informação pode ser usada para remover muitas das partículas carregadas originadas do empilhamento. A medição da energia do jato é então composta de uma combinação de medições no detector interno e no calorímetro, com uma correção para o empilhamento eletricamente neutro.
p O desempenho do algoritmo é descrito no novo artigo do ATLAS. Mostra maior precisão para medições de energia e posição angular de jatos com momentos transversais abaixo de cerca de 70 GeV. Além disso, demonstra uma redução no número de jatos originados de interações por empilhamento. Embora o último já seja importante, torna-se ainda mais essencial à medida que a luminosidade do LHC aumenta. A comparação da simulação com os dados coletados em 2012 demonstrou que o algoritmo descreve as interações reais com bastante precisão no experimento.