Το Σωματίδιο W
Τα σωματίδια, υπεύθυνα για την ασθενή αλληλεπίδραση, είναι τα W+, W- και Z0. Τα σωματίδια W παράγονται με διάφορους τρόπους κατά τις συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου στον LHC. Η παρακάτω σειρά εικόνων δείχνει ακριβώς αυτό. Για την καλύτερη παρουσίαση τους χρησιμοποιούμε τα διαγράμματα Feynman. Μάθε περισσότερα για τα διαγράμματα εδώ.
Παραγωγή W+ και W-
  • Αυτό το διάγραμμα Feynman περιγράφει τη διαδικασία από την οποία παράγονται τα περισσότερα W+ και είναι μια αλληλεπίδραση κουάρκ-γκλουονίου. Σ' αυτή τη διαδικασία παράγεται και ένα κάτω (down) κουάρκ. Αυτό το κουάρκ προκαλεί τον πίδακα. Η κατεύθυνση τού κάτω κουάρκ καθορίζει κατά πόσο ο πίδακας αυτός θα φαίνεται ή όχι. Συνήθως το κουάρκ κινείται παράλληλα με το σωλήνα της δέσμης οπότε ο πίδακας δεν παρατηρείται. Στις πιο πολλές περιπτώσεις θα δεις έναν ή κανέναν πίδακα σε παρόμοια γεγονότα. Στη διαδικασία μπορεί να δούμε γκλουόνια που εκπέμπονται και παρουσιάζονται ως επιπλέον πίδακες.
  • Αυτό το διάγραμμα παρουσιάζει την κυρίαρχη διαδικασία (αλληλεπίδραση κουάρκ-γκλουονίου) για την παραγωγή σωματιδίων W-. Τουλάχιστον ένας πίδακας δημιουργείται από το άνω (up) κουάρκ.


  • Αλλά τα κουάρκ μπορεί να εκπέμπουν και σωματίδια W+. Αυτό παρουσιάζεται εδώ: ένα άνω (up) κουάρκ μετατρέπεται σε κάτω (down) κουάρκ εκπέμποντας ένα σωματίδιο W+.
  • Και το ίδιο ισχύει για τα αντικουάρκ. Εδώ: ένα αντι-άνω κουάρκ μετασχηματίζεται σε αντι-κάτω κουάρκ.


Διασπάσεις των σωματιδίων W
Το σωματίδιο W είναι βαρύ (80,4 GeV/c2) και διασπάται άμεσα μετά την παραγωγή του. Τα δύο τρίτα των διασπάσεών του οδηγούν σε παραγωγή ζεύγους κουάρκ και αντικουάρκ (διαφορετικού είδους). Το ένα τρίτο των διασπάσεων οδηγεί σε ζευγάρι λεπτονίου και νετρίνο. Επομένως, τα τρία λεπτόνια, ηλεκτρόνιο, μιόνιο και ταυ παρουσιάζονται με ίσες πιθανότητες. Το ταυ διασπάται πριν προλάβει να ανιχνευθεί. Στα γεγονότα μας ψάχνουμε για διασπάσεις των W σε ηλεκτρόνια (ή ποζιτρόνια) και σε μιόνια (ή αντιμιόνια). Έτσι, παίρνουμε τα παρακάτω διαγράμματα Feynman.

  • Το W+ διασπάται σε ένα ποζιτρόνιο και ένα ηλεκτρονικό νετρίνο, σ' αυτήν την περίπτωση.
  • Εδώ, το W- διασπάται σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα ηλεκτρονικό αντινετρίνο.
  • Το W+ μπορεί επίσης να διασπαστεί σε αντιμιόνιο και μιονικό νετρίνο.
  • Για το W-, υπάρχει και η δυνατότητα διάσπασης σε μιόνιο και μιονικό αντινετρίνο.


Γεγονότα με ενδείξεις στον ανιχνευτή, όπως αυτές που είδαμε στα τελευταία τέσσερα διαγράμματα, θεωρούνται ως γεγονότα σήματα στα δεδομένα μας. Αποτελούν αδιαμφισβήτητη ένδειξη ότι ένα σωματίδιο W παρουσιάστηκε για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Όλα τα άλλα γεγονότα μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως γεγονότα υπόβαθρου. Ας δούμε πιθανά γεγονότα υπόβαθρου σ' αυτή την τελευταία σειρά εικόνων.

Γεγονότα υπόβαθρου
Κατά τη σύγκρουση πρωτονίων παράγονται όχι μόνο σωματίδια W αλλά και Z0. Και αυτά τα σωματίδια διασπώνται αμέσως μετά την παραγωγή τους:
  • Δύο από τις (πολλές) πιθανές διασπάσεις του σωματιδίου Z0, που παράγεται κατά τις συγκρούσεις πρωτονίου-πρωτονίου, είναι σε ηλεκτρόνιο και ποζιτρόνιο ή ...
  • ... σε μιόνιο και αντιμιόνιο.


Γι' αυτό το λόγο θα δούμε τώρα πώς μπορούμε να αναγνωρίζουμε όλα αυτά τα γεγονότα στο πρόγραμμα MINERVA.