El pile-up (apilado de colisiones) en el LHC del CERN

Uno de los mayores problemas en el análisis de las colisiones protón-protón en el LHC del CERN es el apilado de colisiones. Como no se puede colisionar un protón contra otro protón, sería imposible acertar, debemos colisionar un paquete de casi un billón de protones contra otro paquete similar, con lo que en el punto de colisión se observan muchas colisiones (casi) simultáneas. A este fenómeno se le llama apilado de colisiones. Una de las grandes diferencias entre las colisiones de 2011 a 7 TeV y las de 2012 a 8 TeV es que este año la mayoría de las colisiones tiene más de 10 vértices (puntos de colisión simultáneos), como muestra la figura de arriba (zona verde comparada con la celeste).

En detectores del tamaño de una catedral (por ejemplo, ATLAS tiene forma cilíndrica con 46 m de largo y 25 m de diámetro), el apilado de colisiones se produce justo en el centro, en una región con una longitud de solo unos 5 cm. Entre todas las colisiones se seleccionan las que contienen vértices interesantes; por ejemplo, en la figura se observa una colisión en ATLAS con 25 vértices que ha sido seleccionada por contener un vértice Z→µµ (la desintegración de un Z en dos muones).

El paquete de protones tiene un tamaño, por lo que los vértices no aparecen de forma simultánea, aunque la diferencia de tiempos es muy pequeña (del orden de 1 ns en una colisión típica). En esta figura se observa el apilado de colisiones en CMS (la región de la figura tiene un tamaño de unos 10 cm). Se indica en al figura el momento en el que se ha producido cada vértice respecto al vértice central, marcado con 0 ns. Se ve que todos los vétices ocurren en un lapso de tiempo muy pequeño, pero que la electrónica de los detectores es capaz de resolver (lo que facilita su análisis automático por los sistemas de disparo o  triggers).

Más información en Chris Tully (Princeton), “Hadron Collider Environment,” SSI Lecture #1, July 23th, 2012 [slides].

Un pensamiento en “El pile-up (apilado de colisiones) en el LHC del CERN

  1. Me he bajado la presentación para leerla tranquilamente…sinceramente, esto de la Comic Sans debe ser una enfermedad..

Los comentarios están cerrados.