物理代写|高能物理代写High Energy Physics代考|FY3403 Background rates

如果你也在 怎样代写高能物理High Energy Physics FY3403这个学科遇到相关的难题,请随时右上角联系我们的24/7代写客服。高能物理High Energy Physics(也被称为粒子物理学)的目标是确定物质的最基本构成部分,并了解这些粒子之间的相互作用。高能物理学的实验者正在最小的长度尺度上进行探测,以了解基本粒子的基本性质和它们之间的相互作用。此外,他们正在对标准模型进行精确测试,并寻找超越标准模型的新物理学。

高能物理High Energy Physics的基础理论构造被称为标准模型,它包含6个夸克、6个轻子、4个规整玻色子和一个标量玻色子(希格斯玻色子),它们通过三种相互作用(强力、弱力和电磁力)进行互动。通过尝试了解在更高的能量(对应更小的距离)下会发生什么,我们可以获得进一步的知识,在那里我们可能会产生新的粒子或发现标准模型中的差异。我们还可以在较低的能量下更深入地研究现有的粒子阵列,以寻找关于标准模型之外的线索。这些结果将使我们更好地了解宇宙是如何运作的,有可能回答一些问题,如为什么希格斯质量这么轻,暗物质是由什么组成的,在高能量下所有的力是否都统一为一种力,早期宇宙中的反物质发生了什么,等等。

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物理代写|高能物理代写High Energy Physics代考|Background rates

A trigger system should select good events and suppress those reactions which are not interesting. Figure $1.1$ summarizes the requirements for a trigger in $e^{+} e^{-}$colliders (Waloschek 1984). At a beam energy of $20 \mathrm{GeV}$ at medium luminosities one expects an event rate of 1 event per 5 minutes. Interactions of the beam with the gas that is left inside the beam tube even under good vacuum conditions or interactions of beam particles with the walls of the beam tube cause high background rates of the order of $10^{3}-10^{4}$ per second. Particles lose energy due to synchrotron radiation or other instabilities of the accelerator. These particles are no longer kept in a closed orbit at the nominal beam position and hit the collimators or walls of the vacuum system. Background processes of this type do not create tracks coming from the interaction region: the tracks are boosted in the forward direction. A good trigger system must therefore reject tracks that do not have their origin at the interaction point (vertex detectors). Cosmic ray events may appear at any time; they are neither correlated with the timing structure of the beam nor with the interaction point.
On the other hand, some background events can be useful for the experiment. $Q E D$ events such as $e^{+} e^{-} \rightarrow e^{+} e^{-}$(Bhabha scattering) are used for normalization to measure the luminosity of the collider. They produce two collinear tracks. Another source of background comes from electrons emitting photons by bremsstrahlung. These photons can react with the photons in the opposite beam: photon-photon- or $\gamma \gamma$-reactions. In high electron beams ( $1 \mathrm{TeV})$ the two-photon cross section becomes very large for small two-photon invariant mass.

The main source of background at electron-proton colliders comes from interactions between the proton beam and the gas while the background rates at proton-proton colliders are small compared with the high event rate.

物理代写|高能物理代写High Energy Physics代考|On-line data reduction

A trigger system should select all good event candidates and reject most of the background events. Let us consider a detector with 100000 detector elements that operates in a storage ring with $0.1 \mu$ sime between beam crossings and that generates raw data at a rate of approximately $2 \times 10^{12}$ bytes per second (one byte contains 8 bits of information). The time to write data onto a storage medium is of the order of 1 Mbyte per second. The on-line data acquisition system must therefore reduce the incoming raw data by at least 6 orders of magnitude. The border line between on-line and off-line data handling is defined here as follows: on-line data acquisition operates with the data from their first appearance in digital form up to writing them onto a permanent storage medium; off-line analysis is any analysis which reads the information from that medium.
In past experiments a simple trigger requiring a coincidence of some electronic signals was used and data were written directly to tape. Nowadays with the advent of microprocessors more sophisticated event filtering can be performed. The speed of the electronic components in an experiment ranges from nanoseconds to seconds and will be briefly discussed here.

The incoming and outgoing particles of a reaction are measured by a detector. One of the most commonly used particle detectors is the scintillation counter in which a fraction of energy lost by a charged particle is used to excite atoms in a scintillating medium. Part of the energy in the deexcitation can produce light. The rise time of the light output is of the order of $1 \mathrm{~ns}$ and the decay time varies for some plastic scintillators between $1.3$ and $4.0 \mathrm{~ns}$.

The scintillator light is converted into an electrical signal and amplified by a photomultiplier. Here electrons are emitted in the photocathode by the photoelectric effect and accelerated onto the dynodes of the tubes. The amplification for a 12-stage tube is of the order of $10^{7}$.

Another fast detector is the Cherenkov counter. Particles travelling faster than the speed of light in the radiator of a Cherenkov counter produce light at a certain angle. The light is focussed by mirrors onto the photocathode of a photomultiplier.

The spatial resolution of scinillation counters is limited to approximately $1 \mathrm{~cm}$. If better resolution is required one can use multiwire proportional chambers, drift chambers or semiconductor detectors (see Subsection 2.1.1).
The electric signals of a photomultiplier vary both in length and in amplitude. In order to perform logical operations such as AND or OR among several detectors one has to use standard pulses with fixed amplitude, short rise times and small variations in length. Pulseformers or discriminators are used to generate a standard output signal if the input pulse exceeds a given threshold. Typical output pulse lengths and amplitudes are of the order of $20 \mathrm{~ns}$ and $0.8 \mathrm{~V}$, respectively (see Subsection 1.6.1). Fast electronic circuits perform logical operations such as AND or OR and operate in the same speed range as discriminators.

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高能物理代写

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触发系统应该选择好的事件并抑制那些不感兴趣的反应。数字 $1.1$ 总结了触发器的要求 $e^{+} e^{-}$对撞机 (Waloschek 1984)。在光束能哩为 $20 \mathrm{GeV}$ 在中等亮度下, 八们预计每 5 分钟 1 个事件的事件发生率。 即使在良好的直空条件下, 射束与留在射束管内的气体的相互作用或射束粒子与射束管壁的相互作用会导致 高背景率 $10^{3}-10^{4}$ 每秒。由于同步加速器辐射或加速器的其他不稳定性, 粒子会失去能量。这些粒子不再 保持在标称光束位置的封闭轨道上, 并撞击准直器或直空系统的壁。这种类型的后台进程不会创建来自交贡 区域的轨迹:轨迹是在向前的方向上提升的。因此, 一个好的触发系统必须拒绝不以交互点(顶点检测器) 为起点的轨迹。宇宙线事件随时可能出现; 它们既不与光束的时序结构相关, 也不与交互点相关。
另一方面, 一些背景事件可能对实验有用。QED诸如此类的事件 $e^{+} e^{-} \rightarrow e^{+} e^{-}$(Bhabha 散射) 用于 归一化以测荲对撞机的光度。它们产生两条共线轨道。背景的另一个来源来自轭致辐射的电子叐射光子。这 些光子可以与相反光束中的光子发生反应:光子-光子-或 $\gamma \gamma$-反应。在高电子束 (1TeV)对于小的双光子不 变质荲,双光子横截面变得非常大。
电子-质子对撞机背景的主要来源来自质子束和气体之间的相互作用, 而质子-质子对撞机的背景率与高事件 率相比较小。


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触发系统应该选择所有好的候选事件并拒绝大多数背景事件。让涐们考虑一个具有 100000 个检测器元件的 检测器, 它在存储环中运行 $0.1 \mu$ 光束交叉义间的时间间隔, 并以大约的速率生成原始数据 $2 \times 10^{12}$ 每秒字 节数(一个字节包含 8 位信息)。将数据写入存储介质的时间约为每秒 $1 \mathrm{MB}$ 。因此, 在线数据采集系统必 须将输入的原始数据减少至少 6 个数量级。在线数据处理和离线数据处理之间的界线定哣如下:在线数据采 集操作的数据从第一次以数字形式出现到将其写入永久存储介质; 离线分析是从该介质读取信息的任何分 析。
在过去的实验中, 使用了需要一些电子信号同时发生的简单触发器, 并将数据直接写入磁菷。如今, 随着微 处理器的出现, 可以执行更复杂的事件过滤。实验中电子元件的速度从纳秒到秒不等, 这里将简要讨论。
反应的传入和传出粒子由检测器测量。最常用的粒子探测器之一是闪泺计数器, 其中带电粒子损生的一部分 体的衰减时间在 $1.3$ 和 $4.0 \mathrm{~ns}$.
闪烁体光被转换成电信号并由光电倍增管放大。在这里, 电子通过光电效应在光电阴极中发射并加速到管的 倍增电极上。 12 级电子管的放大倍数为 $10^{7}$.
另一个快速检测器是切伦科夫计数器。粒子在切伦科夫计数器的辐射器中以比光速传播的速度更快地产生一 昰角度的光。光通过镜子聚焦到光电倍增管的光电阴极上。
闪冻计数器的空间分辨率仅限于大约 $1 \mathrm{~cm}$. 如果需要更好的分辨率,可以使用多线比例室、漂移室或半导体 检测器 (参见第 $2.1 .1$ 小节)。
光电倍增管的电信号在长度和幅度上都不同。为了在多个检测器之间执行逻辑运算, 例如与或或, 必须使用 具有固定幅度、智上井时间和长度变化小的标准脉冲。如果输入脉冲超过给定阈值, 则使用脉冲形成器或鉴 别器生成标准输出信号。典型的输出脉冲长度和幅度为 $20 \mathrm{~ns}$ 和 $0.8 \mathrm{~V}$, 分别(参见第 $1.6 .1$ 小节)。快速电 子电路执行逻辑运算, 例如 AND 或 OR, 并在与鉴别器相同的速度范围内运行。

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微观经济学代写

微观经济学是主流经济学的一个分支,研究个人和企业在做出有关稀缺资源分配的决策时的行为以及这些个人和企业之间的相互作用。my-assignmentexpert™ 为您的留学生涯保驾护航 在数学Mathematics作业代写方面已经树立了自己的口碑, 保证靠谱, 高质且原创的数学Mathematics代写服务。我们的专家在图论代写Graph Theory代写方面经验极为丰富,各种图论代写Graph Theory相关的作业也就用不着 说。

线性代数代写

线性代数是数学的一个分支,涉及线性方程,如:线性图,如:以及它们在向量空间和通过矩阵的表示。线性代数是几乎所有数学领域的核心。



博弈论代写

现代博弈论始于约翰-冯-诺伊曼(John von Neumann)提出的两人零和博弈中的混合策略均衡的观点及其证明。冯-诺依曼的原始证明使用了关于连续映射到紧凑凸集的布劳威尔定点定理,这成为博弈论和数学经济学的标准方法。在他的论文之后,1944年,他与奥斯卡-莫根斯特恩(Oskar Morgenstern)共同撰写了《游戏和经济行为理论》一书,该书考虑了几个参与者的合作游戏。这本书的第二版提供了预期效用的公理理论,使数理统计学家和经济学家能够处理不确定性下的决策。



微积分代写

微积分,最初被称为无穷小微积分或 “无穷小的微积分”,是对连续变化的数学研究,就像几何学是对形状的研究,而代数是对算术运算的概括研究一样。

它有两个主要分支,微分和积分;微分涉及瞬时变化率和曲线的斜率,而积分涉及数量的累积,以及曲线下或曲线之间的面积。这两个分支通过微积分的基本定理相互联系,它们利用了无限序列和无限级数收敛到一个明确定义的极限的基本概念 。



计量经济学代写

什么是计量经济学?
计量经济学是统计学和数学模型的定量应用,使用数据来发展理论或测试经济学中的现有假设,并根据历史数据预测未来趋势。它对现实世界的数据进行统计试验,然后将结果与被测试的理论进行比较和对比。

根据你是对测试现有理论感兴趣,还是对利用现有数据在这些观察的基础上提出新的假设感兴趣,计量经济学可以细分为两大类:理论和应用。那些经常从事这种实践的人通常被称为计量经济学家。



MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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