Измерение массы топ-кварка на однолептонной выборке событий эксперимента CDF

• Автор: Прокошин, Федор Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава

Топ-кварк и его свойства

1.1 Стандартная Модель

1.2 Топ кварк

1.2.1 Свойства

1.2.2 Рождение и распад

1.2.3 Важность измерения массы топ кварка

1.2.4 Поиск топ кварка и предыдущие измерения массы

Глава
Экспериментальная установка
2.1 Ускорительный Комплекс
2.1.1 Получение и начальное ускорение протонов
2.1.2 Тэватрон
2.2 Детектор CDF
2.2.1 Общее устройство и система координат
2.2.2 Система регистрации треков заряженных частиц
2.2.2.1 Система кремниевых детекторов
2.2.22 Центральный наружный трекер (СОТ)
2.2.3 Времяпролётный детектор (ToF)
2.2.4 Сверхпроводящий соленоид
2.2.5 Центральный преконвертер (CPR)
2.2.6 Калориметрическая система
2.2.6.1 Центральные калориметры
2.2.6.2 Передние калориметры
2.2.7 Система сбора данных и триггер

2.2.8 Система он-лайн мониторирования
2.2.9 Обработка данных
2.2.10 Моделирование методом Монте-Карло
2.3 Улучшение временного разрешения времяпролётных счетчиков CDF
2.4 Модернизация системы мюонных сцинтилляционных счетчиков CDF
2.4.1 Система мюонных сцинтилляционных счетчиков CDF-II
2.4.2 Система сбора данных и контроля мюонных сцинтилляционных счетчиков
2.4.3 Автоматическая система «медленного» контроля параметров сцинтилляционных счетчиков мюонной системы
2.5 Выводы к главе
Глава
Измерение массы Топ-кварка
3.1 Каналы распада топ-кварка
3.1.1 Адронный канал распада
3.1.2 Однолептонный канал распада(лептон+струи)
3.1.3 Дилептонный канал распада
3.2 Характеристики однолептонного канала распада топ-кварка
3.2.1 Сигнатура
3.2.2 Кинематика
3.2.3 Фоновые процессы
3.2.3.1 Основные фоновые процессы
3.3 Отбор событий
3.3.1 Общие критерии
3.3.2 Требования для электронов
3.3.3 Требования для мюонов
3.3.4 Требования для нейтрино
3.4 Метод шаблонов
3.4.1 Комбинаторика
3.4.2 Реконструкция массы в событиях
3.4.3 Метод шаблонов
3.5 Измерение массы топ кварка без использования b-мечения
3.5.1 Применение трех лучших комбинаций по
3.5.2 Компоновка фона

3.5.3 Параметризация фоновых и сигнальных шаблонов
3.5.4 Метод наилучшей линейной несмещенной оценки (BLUE)
3.5.5 Комбинация результатов с помощью метода BLUE
3.5.6 Проверка адекватности метода (sanity checks)
3.5.7 Оценка систематических погрешностей
3.5.7.1 Выбор коэффициентов корреляции
3.5.7.2 Систематические погрешности
3.5.8 Фитирование данных
3.6 Измерение массы топ кварка с использованием b-мечения и калибровкой энергии струй по массе W-бозона
3.6.1 Разделение на подвыборки и их свойства
3.6.2 Калибровка энергии струй по массе W
3.6.3 Функции правдоподобия
3.6.4 Результаты измерения
3.7 Выводы к главе
Заключение
Литература

которых состоит из 12 слоев чувствительных проволочек, перемежающихся проволочками формирующими поле. Суперслои, состоящие из проволочек ориентированных по оси пучка чередуются со слоями в которых проволочки повернуты на небольшой угол ±2°, что позволяет производить 3-х мерное определение траекторий заряженных частиц.
Всего СОТ содержит 96 слоев и более ЗОк чувствительных проволочек. Пространственное разрешение каждой точки трека составляет —140 мкм, разрешение по импульсу (т PJ рт~05%хрт[ГэВ/сТ'
2.2.3 Времяпролётный детектор (ToF)
Времяпролетный детектор, введенный в конструкцию детектора в ходе модернизации для Run II, представляет цилиндрический слой длинных (279 см) сцинтилляционных пластин, расположенных вплотную между СОТ и внутренней стенкой соленоида, на расстоянии 138 см. от оси пучка [47]. Пластины сцинтиллятора имеют ширину и толщину 4x4 См, и слегка трапециевидные в сечении для избежания зазоров. Всего детектор содержит 216 таких пластин. К обоим концам пластин подсоединены фотоумножители, способные обеспечить необходимое усиление даже в условиях создаваемого соленоидом сильного магнитного поля. Считываемый с фотоумножителя сигнал дает информацию о времени и величине сигнала в сцинтилляторе, произведенного пролетевшей частицей, а сравнивая время прихода сигнала с разных концов пластины, можно получить координату z.
Временное разрешение системы составляет -100 пс, что позволяет, например, различать с точностью 2а каоны и пионы для энергий до ~1,6 ГэВв области lnl 2.2.4 Сверхпроводящий соленоид
Трековая система CDF окружена сверхпроводящим соленоидом, создающим в цилиндрическом объеме длиной 3,5 м и диаметром 2,8м однородное магнитное поле с индукцией 1,4 Т, направленное вдоль оси пучка.
Обмотка соленоида сделана из сверхпроводящего материала на основе сплава NbTi, для защиты и стабилизации сверхпроводника применяется алюминий. Магнит работает при температуре жидкого гелия, и способен