Опубликован отчет коллаборации ATLAS по методам измерения светимости

Недавно в архиве электронных препринтов вышла большая статья коллаборации ATLAS, посвященная методам измерения светимости. Напомним, что в обычном детекторном эксперименте физики измеряют число событий для реакции того или иного типа, зарегистрированных детектором, в то время как теоретики вычисляют иную характеристику реакции — ее сечение. Для того чтобы сравнивать теоретические расчеты с экспериментальными данными, нужно знать светимость — инструментальную характеристику коллайдера, которая играет роль коэффициента пропорциональности между сечением и числом событий. Поскольку этот коэффициент будет входить практически во все измерения сечений в детекторе, знать его надо с хорошей точностью.

Светимость в коллайдере зависит как от количества частиц, циркулирующих в пучке, так и от того, насколько сильно пучки сжаты в месте встречи. Всё это можно измерить экспериментально, но с довольно большой погрешностью. Кроме того, дело усложняется тем, что и количество частиц, и размеры сгустков (а значит, и светимость) меняются с течением времени. Можно поступить иначе — выбрать какой-то давно и хорошо исследованный процесс с известными сечением и подсчитывать количество зарегистрированных событий такого сорта. Но в этом случае требуется хорошо знать эффективность работы самого детектора. Более того, может оказаться, что светимость, вычисленная таким способом в разных компонентах детектора, окажется различной.

Это краткое описание призвано лишь подчеркнуть, насколько сложной может оказаться задача измерения одной-единственной инструментальной характеристики данного детектора. Неудивительно, что для решения этой задачи создаются специальные группы внутри коллабораций и проводятся многочисленные сравнения и проверки. Именно все эти тонкости подробно обсуждаются в статье коллаборации ATLAS. А для еще более подробной информации можно обратиться к материалам прошедшей недавно двухдневной конференции LHC Lumi Days, целиком посвященной измерению светимости в детекторах, работающих на LHC.