Измерение сечений рождения тау-лептонных пар в двухфотонных столкновениях, установление пределов на аномальные электромагнитные моменты тау-лептона и дополнительные пространственные измерения

• Автор: Журавлев, Вадим Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 92 с. : ил.

<4 _0Г

Содержание Cj

1 Введение

2 Экспериментальная установка

2.1 Ускоритель ЛЭП

2.2 Экспериментальная установка DELPHI

2.2.1 Время-проекционная камера ТРС

2.2.2 Вершинный детектор VD

2.2.3 Внутренний детектор ID

2.2.4 Внешний детектор OD

2.2.5 Передние камеры FCA и FCB

2.2.6 Детектор черепковского излучения RICH
2.2.7 Электромагнитные калориметры
2.2.8 Адронный калориметр
2.2.9 Мюонныс камеры
2.2.10 Врсмя-пролетная система
2.3 Триггерная система
2.4 Сбор и обработка данных
2.5 Моделирование детектора
3 Измерение сечений рождения тау-лептонных пар в двухфотонных
столкновениях
3.1 Физика двухфотонных столкновений
3.1.1 Кинематика процесса е+е~ —► е+е~1+1~
3.1.2 Сечение процесса е+е~ —у е+е~1+1~
3.2 Определение сигнальных событий и Монте Карло генераторы
3.3 Отбор событий
3.3.1 Отбор данных по состоянию установки
3.3.2 Отбор треков
3.3.3 Предварительный отбор двухфотоппых событий
3.3.4 Отбор событий е+е~ —> е+е-т+т~
3.3.5 Отбор событий е+е" —> е+е~ц+ц~
3.4 Измерение ионизационных потерь заряженных частиц
3.4.1 Эффективность измерения dE/dx
3.4.2 Калибровка dE/dx
3.5 Оценка уровня остаточного фона
3.6 Определение эффективности триггерной системы
3.7 Оценка систематических погрешностей
3.8 Результаты измерений сечений
3.9 Усреднение результатов

4 Установление пределов на аномальные электромагнитные
моменты тау-лептона
4.1 Процедура определения значений электромагнитных моментов
4.2 Чувствительность эксперимента ко вкладу аномальных моментов
4.2.1 Инвариантная масса тау-пары
4.2.2 Полярный угол
4.3 Радиационные поправки
4.4 Результаты определения пределов на аномальные моменты
5 Поиск дополнительных пространственных изменений
5.1 Модель с дополнительными пространственными измерениями
5.1.1 Проблема иерархии
5.1.2 Модель с субмиллиметровыми дополнительными измерениями
5.2 Дифференциальное сечение процессов е+е~—>
5.2.1 Учет радиационных поправок
5.3 Процедура интерпретации данных
5.4 Результаты интерпретации
6 Заключение

1 Введение
Целью диссертационной работы являлось экспериментальное определение сечения процесса рождения пар тау-лептонов в дпух-фотопных столкновениях в реакции е+е~ —» е+е~т+т“ при энергиях столкновений электронов и позитронов в диапазоне 183 - 206 ГэВ, поиск аномального магнитного и дипольного электрического моментов тау-лептона, а также экспериментальная проверка теории струн с субмиллиметровыми пространственными измерениями.
Исследования, положенные в основу диссертационной работы, были выполнены автором в эксперименте DELPHI в течение 1997-2003 гг.
Научная новизна исследования. Впервые с высокой точностью были измерены сечения рождения пар тау-лептонов в двухфотонных столкновениях, установлен лучший предел на аномальный магнитный момент тау-лептона, установлен предел на дипольный электрический момент того же порядка, что и другие современные пределы, а также впервые установлен предел на массовый параметр теории струи.
Практическая ценность. Полученные результаты с высокой точностью подтвердили предсказания квантовой электродинамики в четвертом порядке теории возмущений. Полученные пределы на электромагнитные моменты тау-лептона вошли в таблицы Particle Data Group. Объединение результатов, полученных для проверки теорий с дополнительными пространственными измерениями с результатами других экспериментов позволяет исключить значительную область значений параметра теорий.
Автором была разработана и осуществлена процедура физического анализа данных эксперимента DELPHI. В частности, был проведен отбор событий рождения тау-пар в двухфотонных столкновениях, определение эффективности триггера установки к таким событиям, разработана процедура оценки систематических погрешностей. Полученные результаты и разработанные процедуры использовались другими членами коллаборации DELPHI в дальнейшем физическом анализе.
Результаты, выносимые на защиту:
• Проведена обработка данных DELPHI, полученных при наиболее высоких энергиях столкновений (интегральная светимость - 650 пб-1) и разработан метод отбора событий е+е~" —> е+е~т+т~
• Улучшена точность измерения ионизационных потерь для частиц с низким импульсом при помощи разработанного алгоритма калибровки dE/dx и разработан метод определения триггерной эффективности детектора, позволивший уменьшить систематическую погрешность измерения сечения до 3%.

О 20 40
100 120 140 160

Рис. 18: Зависимости распределения по правдоподобию электронной гипотезы от полярного угла (вверху) и от азимутального угла (внизу) до калибровки для треков, оставленных электронами. Линией показана калибровочная функция. Данные сеанса 1999 года, выбраны события е+е_ —» е+е~е+е~