Рождение странных адронов и поляризация Л0 и Л-0 гиперонов в нейтринных взаимодействиях в эксперименте NOMAD

• Автор: Наумов, Дмитрий Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 215 с. : ил

Оглавление
I Введение

1 Спиновый кризис: история и современный статус

1.1 Введение

1.1.1 Определения

1.1.2 Кинематические переменные

1.2 SU(6) кварковая модель

1.2.1 Спиновые волновые функции барионов

1.2.2 Магнитные моменты барионов

1.2.3—Индивидуальный вклад спина кварков в спин бариона

1.3 Спиновая структура нуклона

1.3.1 Правила сумм Бьеркена и Эллиса-Джафе
1.3.2 Измерения <7i и спиновый кризис
1.3.3 Возможные решения “спинового кризиса”
1.4 Выводы
2 Поляризация А и Л гиперонов в физике высоких энергий
2.1 Введение
2.2 Спиновый кризис и измерение поляризации Л и Л гиперонов в vN глубоконеупругом рассеянии
2.2.1 Поляризованная странность в нуклоне
2.2.2 Спиновая структура А и Л гиперонов
2.3 Обзор существующих данных
2.3.1 Продольная поляризация
2.3.2 Поперечная поляризация
2.4 Выводы
II Реконструкция событий в эксперименте NOMAD
3 Описание установки NOMAD
3.1 Введение
3.2 Пучок нейтрино
3.3 Установка NOMAD
3.3.1 Система координат детектора
3.3.2 Система вето
3.3.3 Передний калориметр
3.3.4 Дрейфовые камеры

3.3.5 Триггерные плоскости
3.3.6 Детектор переходного излучения
3.3.7 Детектор ливней
3.3.8 Электромагнитный калориметр
3.3.9 Адронный калориметр
3.3.10 Мюонные камеры
3.4 Триггеры и набор данных
3.5 Моделирование событий
3.6 Выводы
4 Реконструкция нейтринных событий и идентификация V0 вершин
4.1 Введение
4.2 Реконструкция СС событий
4.2.1 Реконструкция заряженных треков
4.2.2 Реконструкция вершин
4.2.3 Идентификация событий заряженного тока
4.3 Идентификация У°-вершин
4.3.1 Предварительный отбор событий У°-типа
4.3.2 Идентификация V0 частиц
4.3.3 Результаты идентификации V
4.3.4 Сравнение разных методов идентификации
4.4 Выводы
5 Реконструированные переменные в данных и МС
5.1 Введение
5.2 Сравнение реконструированных переменных в данных и МС
5.2.1 Глобальные переменные
5.2.2 Рождение нейтральных странных частиц
5.2.3 Распад нейтральных странных частиц
5.2.4 Переменные, описывающие частицу в адронной струе
5.2.5 Сравнение с новым МС
5.3 Эффекты реконструкции
5.3.1 Реконструкция хр
5.3.2 Реконструкция гу
5.3.3 Реконструкция Р,®
5.4 Выводы
III Анализ данных
6 Рождение странных адронов
6.1 Введение
6.2 Инвариантая масса и время жизни V0
6.2.1 Инвариантая масса
6.2.2 Время жизни
6.3 Выходы Vа
6.3.1 Интегральные выходы
6.3.2 Дифференциальные выходы

6.4 Поведение V0 в адронной струе
6.4.1 ^-распределение
6.4.2 ^-распределение
6.4.3 £у-распределение
6.5 Странные резонансы и распады тяжелых странных адронов
6.5.1 Процедура измерения выходов странных резонансов
6.5.2 Вычисление числа событий и соответствующих ошибок
6.5.3 К** резонансы
6.5.4 Е** резонансы
6.5.5 ЕС распад
6.5.6 Е° —> А'у распад
6.5.7 Е** резонансы
6.5.8 Механизмы рождения нейтральных странных частиц в СС DIS
6.5.9 Выходы странных резонансов
6.6 Выводы
7 Измерение поляризации
7.1 Определение системы координат
—7-2—Эффекты реконструкции и идентификации—
7.2.1 Разрешение угловых переменных
7.2.2 Эффект реконструкции
7.2.3 Эффект идентификации
7.3 Извлечение вектора поляризации
7.3.1 Стандартный метод
7.3.2 Новый метод
7.3.3 Влияние фоновых событий на определение поляризации
7.3.4 МС — независимый метод для поперечной поляризации
7.4 Систематические ошибки
7.4.1 Источники систематических ошибок
7.4.2 Оценка систематических ошибок
7.4.3 Независимое подтверждение: “поляризация” К® мезонов
7.5 Выводы
8 Результаты измерения поляризации
8.1 Поляризация Л° и Л° гиперонов
8.1.1 Общие результаты
8.1.2 Вычисление поляризации в других системах координат
8.1.3 Эффекты нуклона мишени
8.1.4 Сравнение с существующими данными
8.2 Поляризация Л° гиперонов
8.2.1 Зависимость поляризации от Хв-j-, W2, Q2 и Xf
8.2.2 Область фрагментации мишени
8.2.3 Область фрагментации тока
8.3 Поляризация Л° гиперонов
8.3.1 Область фрагментации мишени
8.3.2 Область фрагментации тока
8.4 Выводы

HERMES
...... Scénario
••• Scénario 2 — Scénario
В эксперименте HERMES используется по-зитронный пучок с энергией 27.5 ГэВ, равновесная поляризация пучка находится в пределах от 0.4 до 0.65. Интересной особенностью эксперимента HERMES является возможность смены знака поляризации пучка на противоположный. Используя это обстоятельство, оказалось возможным измерить продольную поляризацию Л гиперонов без использования информации из МС. В эксперименте HERMES идентифицировано 2237 Л гиперонов, используемых для измерения продольной поляризации. В анализе экспериментальных данных накладывались следующие условия:
• Q2 > 1 ГэВ2, W > 2 ГэВ, у < 0.85.
Рис. 2.9: Зависимость поляризации Л гиперонов от г, измереннная коллабо-рацией HERMES [41]. Приведены теоретические предсказания для трех сценариев: 1. наивная кварковая модель, 2. модель BJ, 3. все кварки дают одинаковый вклад в поляризацию А.
На рис. 2.9 представлена зависимость D]

При (z) — 0.45 величина D]l, = 0.11 ±
0.17(«7а7) ± О.ОЗ(вуз), если в качестве оси, относительно которой измеряется поляризация Л гиперонов, взять направление импульса Л. Если же выбрать ось вдоль импульса прому-жеточного фотона, то результат заметно изменяется: 0.03 ± 0.17(з!Ы) ± 0.03(ву5). Такая существенная разница кажется удивительной, если принять во внимание, что направления импульса Л и импульса промужеточного фотона при больших энергиях частиц пучка сильно коррелируют друг с другом. Большие статистические ошибки в измерении поляризации Л гиперонов не позволяют сделать никакого вывода в пользу той или иной модели передачи спина (см. рис. 2.9).
2.3.1.4 (Анти) нейтринные DIS эксперименты
Несколько предыдущих коллабораий с (анти) нейтринными пучками сообщили об измерении продольной поляризации А гиперонов, рожденных в DIS событиях [43, 44, 45], но экспериментальная ситуация в этой области достаточно запутанная. Отрицательная продольная поляризация Л гиперонов наблюдалась вдоль направления импульса W-бозона (ей/) во всех экспериментах, однако модуль этой поляризации менялся в пределах от 0.1 до 0.56 со статистической ошибкой в пределах от 0.13 до 0.17 (см. таб. 2.4). Этот эффект усиливался в области фрагментации мишени, что, видимо, стимулировало создание модели [28]. В зависимости от анализа, оценка систематической ошибки варьируется в пределах от 0.02 до величины статистической ошибки. При этом, авторами [43, 44, 45] утверждается, что главным источником систематической неопределенности является примесь Кд мезонов в наборе Л гиперонов. Автору настоящей работы, однако, представляется маловероятным, что в пузырьковых экспериментах можно было правильно скорректировать угловые распределения продуктов распада Л гиперона на