No es realmente posible identificar taus como un objeto en el detector, como lo hace con un muón, porque se descompone demasiado rápido. Una tau de 50GeV solo viajará un poco más de 2 cm en promedio antes de que se descomponga. Lo que generalmente se hace es seleccionar eventos que produzcan taus y hacer lo mejor para, cuando luego se espera un tau, identificar el objeto al que se descompuso el tau en un contexto “reducible”. Pero siempre habrá fondos irreducibles. Tenga en cuenta que incluso seleccionar estos eventos puede no ser tan fácil, ya que la tau siempre se descompondrá en un neutrino que escapa a la detección.
Déjame ser más preciso. Por ejemplo, los taus tienen una relación de ramificación de ~ 35% a leptones (electrones y muones) más un neutrino. Realmente no se puede distinguir estos eventos de la producción inmediata de electrones y muones (que, hasta donde sabemos, siempre será posible para algo que se descompone en una tau). Es cierto que, dado que se trata de una desintegración secundaria, el impulso de este electrón o muón será algo menor, pero realmente no se puede separar.
Luego tienes las desintegraciones hadrónicas, que son el otro 65% de la BR. Tiene una rápida descomposición taus, siendo la más importante un neutrino y un solo pión cargado (BR ~ 10%). Como dije, lo mejor que puedes hacer es asegurarte de que lo que estás viendo sea un solo pión y no un “QCD” (perdón por la jerga … aquí y debajo de esto se refiere al quark / gluón iniciado). Más sobre eso a continuación. Aparte de eso, la selección es trivial, selecciona algo que tiene una lluvia hadrónica con una pista asociada.
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El resto es un ejercicio para identificar las caries a través de resonancias mesónicas de baja masa, siendo las más importantes las cargadas [matemáticas] \ rho [/ matemáticas] (BR ~ 36%) y [matemáticas] a_1 [/ matemáticas] (BR ~ 14% )
Para [math] a_1 [/ math], lo que tienes es [math] \ tau ^ {\ pm} \ rightarrow a_1 ^ {\ pm} \ nu _ {\ tau} \ rightarrow \ pi ^ {\ pm} \ pi ^ {\ mp} \ pi ^ {\ pm} \ nu _ {\ tau} [/ math] y etiquetas al requerir tres grupos hadrónicos con pistas asociadas (los tres piones) que tienen una pequeña masa invariante. Aquí, una vez más, el desafío es distinguir estos clústeres de los jets QCD.
Finalmente, para el caso [math] \ rho [/ math], lo que tiene es [math] \ tau ^ {\ pm} \ rightarrow \ rho ^ {\ pm} \ nu _ {\ tau} \ rightarrow \ pi_0 \ pi ^ {\ pm} \ nu _ {\ tau} [/ math]. Por lo tanto, etiqueta que requiera un clúster hadrónico con pista asociada ([math] \ pi ^ {\ pm} [/ math]) y un clúster EM asociado ([math] \ pi_0 [/ math]). Una vez más, está buscando combinaciones con una pequeña masa invariante. Aquí no solo tiene que preocuparse por los jets QCD (uno falsificando el clúster EM) sino también por los jets W + debido al clúster EM.
Ok, entonces, ¿qué puedes hacer para mejorar el etiquetado? Casi todos los experimentos desarrollan un MVA con este objetivo. Las variables usuales son:
- Forma / aislamiento de la ducha: los piones producen duchas más estrechas y más aisladas que los chorros QCD
- Fracciones EM / HAD: los piones tendrán una fracción hadrónica mayor que los chorros QCD
- Composición de la ducha: la fracción de partículas neutras / cargadas es diferente en piones y chorros QCD
- En el caso [math] \ rho [/ math], correlación entre la dirección del grupo EM y el grupo hadrónico
(y muchos otros que ahora no puedo pensar). Eso es practicamente todo.
