Измерение массы топ-кварка при его парном рождении в pp-взаимодействиях на Тэватроне, использующее дилептонную и лептон-трек выборки событий эксперимента CDF

• Автор: Суслов, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Прецизионное измерение массы топ-кварка на установке CDF:

мотивация, цели и оснащение эксперимента

1.1 Мотивация и цели эксперимента

1.1.1 Стандартная модель элементарных частиц

1.1.2 Топ-кварк в Стандартной модели и мотивация эксперимента по прецизионному измерению его массы

1.1.3 Аспекты физики топ-кварка на Тэватроне

1.1.4 Чем интересно измерение массы топ-кварка на дилеп-

тонной выборке событий?

1.2 Оснащение эксперимента: ускорительный комплекс Тэватрон и детектор CDF

1.2.1 Тэватрон
1.2.2 Экспериментальная установка CDF
2 Реконструкция и отбор событий
2.1 Реконструкция событий и моделирование
2.1.1 Калибровки
2.1.2 Реконструкция треков
2.1.3 Кластеризация
2.1.4 Моделирование
2.2 Дилептонная и лептон-трек выборки событий
2.2.1 Методы отбора
2.2.2 Состав выборок
2.3 Выводы к главе

3 Измерение массы топ-кварка PHI-методом на дилептонной выборке событий и объединение результатов от разных методов
3.1 Методика измерения: PHI-метод
3.1.1 Используемые при кинематическом фите информация о
событии и основные предположения
3.1.2 Определение х
3.1.3 Нахождение множества конфигураций на (ф”1, ф"2) плоскости
3.1.4 Вес конфигураций и определение оценочной переменной
для Mt
3.1.5 Определение функции правдоподобия
3.2 Измерение массы топ-кварка PHI-методом на дилептонной выборке
3.2.1 Сигнальные и фоновые функции плотности вероятности
3.2.2 Тесты в псевдоэкспериментах
3.2.3 Результат фита данных
3.2.4 Систематические погрешности измерения
3.3 Объединение полученных разными методами значений масс топ-кварка
3.3.1 NWA-метод
3.3.2 KIN-метод
3.3.3 Сравнение методов
3.3.4 Результаты фита данных для NWA-, KIN- и PHI-методов
3.3.5 Систематические погрешности для NWA-, KIN- и PHI-
методов
3.3.6 Объединение результатов
3.4 Обсуждение результатов
3.5 Выводы к главе
4 Измерение массы топ-кварка модифицированным PHI-методом на лептон-трек выборке
4.1 Модификация PHI-метода

4.1.1 Использование зависимости ширины распада топ-кварка
от его массы при вычислении оценочной переменной
4.1.2 Использование трансфер-функций 6-кварков
4.2 Измерение массы топ-кварка на лептон-трек выборке
4.2.1 Сигнальные и фоновые функции плотности вероятности
4.2.2 Тесты в псевдоэкспериментах
4.2.3 Результат фита данных
4.2.4 Систематические погрешности измерения
4.3 Обсуждение результатов
4.4 Выводы к главе
Заключение
Ссылки
Список таблиц
Список иллюстраций

калибровки SVX и СОТ. На следующем этане, используя информацию о треках, определяются параметры пучка. Знание этих параметров позволяет точнее определить положение точки pp-взаимодействия. После этой процедуры проводятся калибровки всех остальных детекторов. На заключительном этапе полученные калибровки тестируются и заносятся в базу данных.
2.1.2 Реконструкция треков
Реконструкция треков начинается с СОТ. Прежде всего определяются трековые сегменты для каждого слоя дрейфовой камеры. Затем сегменты "сшиваются" вместе, чтобы сформировать трек. Трековая эффективность для пептона с большим поперечным импульсом составляет 98.3% при разрешении для поперечного импульса сг(Рт)/Рт = 0.15% х Рт [ГэВ/с].
На следующем этапе треки от СОТ экстраполируются в область кремниевого детектора. В каждом слое кремниевого детектора ищутся сигналы, совместимые с найденным в СОТ треком. Использование этой информации улучшает разрешение импульса примерно в два раза и, что более важно, пространственное разрешение для треков, которое существенно при реконструкции вершины взаимодействия. Разрешение по прицельному параметру составляет около 40 мкм. При этом данное разрешение включает в себя неопределенность из-за ширины пучка (~30 мкм).
2.1.3 Кластеризация
Поиск в калориметре кластеров энергии проходит в несколько этапов. Вначале определяются кластеры в электромагнитном калориметре, связанные с электронами. Электроны высвобождают энергию в небольшом регионе, поэтому здесь достаточно сформировать кластеры из двух башен калориметра. Позиция электромагнитного ливня определяется в детекторе максимального развития ливня (CES или PES). Например, в случае CES определяются кластеры, состоящие из девяти стрипов и девяти проволочек. Позиция извлекается из фита формы кластера функцией, описывающей поперечный профиль электромагнитного ливня.
Затем выполняется поиск кластеров, вызванных в калориметре адронны-