Przypomina to nieco obserwowanie samochodów zbliżających się do skrzyżowania dróg w kształcie litery T. Zanim kierowcy włączą kierunkowskazy, nie sposób powiedzieć, czy skręcą w lewo, czy w prawo. Gdybyśmy jednak obserwowali to zjawisko wystarczająco długo, mogłoby się okazać , że około połowa samochodów skręciła w lewo, a połowa w prawo, dałoby się zatem stwierdzić, że dla każdego nadjeżdżającego samochodu prawdopodobieństwo skręcenia w lewo wynosi 50%.
Fizycy tak samo postępują z cząstkami. Zliczają, ile razy cząstki danego typu rozpadają się na różne rodzaje cząstek i wynik nazywają stosunkiem rozgałęzień. Na przykład, gdyby odkryli, że cząstki Z rozpadają się na miony w 60% przypadków, powiedzieliby, że stosunek rozgałęzień dla cząstek Z rozpadających się na miony wynosi 60%. Okazuje się jednak, że jest inaczej. Waszym zadaniem będzie właśnie pomiar stosunków rozgałęzień dla cząstki Z.
Zanim przejdziecie dalej, dokładnie przeczytajcie wszystkie instrukcje. Może chcielibyście wydrukować tę stronę i odwoływać się do niej podczas wykonywania eksperymentu.
Oto próbki zdarzeń:
Wszystkie odpowiedzi nie są jednakowe z wielu powodów. Możliwe, że na przykład źle zidentyfikowaliście zdarzenia, co doprowadziło do otrzymania błędnych wyników. Nie będziemy się tutaj zajmować tego typu błędami i założymy, że wszelkie rozpady zidentyfikowaliście ze 100% poprawnością!
Kolejnym źródłem rozbieżności, którym się tutaj zajmiemy, jest tak zwany błąd statystyczny. Wynika on z małej liczby oglądanych zdarzeń (do przeprowadzania takiej analizy fizycy w CERN- ie dysponują potężnymi programami komputerowymi, które przeglądają miliony zdarzeń). Wróćmy do samochodów na skrzyżowaniu. Gdybyście obserwowali tylko jeden samochód, który skręciłby w lewo, moglibyście stwierdzić, że prawdopodobieństwo skręcenia w lewo wynosi 100%, ale oczywiście wasza odpowiedź byłaby błędna. Gdyby nawet następny samochód skręcił w lewo, być może nadal byście się mylili, jednak mielibyście więcej zaufania do swojego wniosku. Gdybyście obserwowali milion samochodów i wszystkie skręciłyby w lewo, mielibyście pewność, że wszystkie samochody skręcają w lewo, mimo to jednak musielibyście uznać, że wasz wniosek obarczony jest pewnym błędem, ponieważ milion pierwszy samochód mógłby skręcić w prawo.
Oznacza to, że im większa jest badana próba, tym większe zaufanie można mieć do otrzymanego wyniku. Z tego względu fizycy obliczają tak zwany błąd statystyczny, który podają wraz wynikami pomiarów.
Obliczmy błąd statystyczny zmierzonych przez nas stosunków rozgałęzień. Dla naszych celów możemy przyjąć, że błąd statystyczny danego wyniku jest po prostu pierwiastkiem kwadratowym z tego wyniku. Jeśli zatem na przykład policzyliście dziewięć rozpadów na miony, błąd oznaczany grecką literą sigma wynosiłby trzy. Zapisalibyście to w postaci 9 +/- 3.
Aby obliczyć błąd statystyczny stosunku rozgałęzień na miony, należy wziąć pod uwagę kombinację błędów względnych obu liczb składających się na ten stosunek. W celu uwzględnienia obu błędów wykonajcie następujące operacje:
Jest to błąd względny stosunku rozgałęzień dla rozpadu na miony.
Po obliczeniu błędów swoich wyników, zsumujcie wyniki analizy przeprowadzonej przez wszystkie grupy, obliczcie błąd i łączny wynik nanieście na wykres wraz z wynikami z poszczególnych grup. Zauważcie, że wyniki otrzymane w poszczególnych grupach są rozrzucone wokół łącznego wyniku, wszystkie jednak są ze sobą zgodne w granicach obliczonych przez was błędów.
Kiedy skończycie, porównajcie własne wyniki z podawanymi oficjalnie i dowiedzcie się więcej na temat konsekwencji tego pomiaru.