Измерение параметров φ(2S)- и φ(3770)-мезонов

• Автор: Тодышев, Корнелий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Спектроскопия чармония
1.1. Основные теоретические подходы к описанию чармония
1.2. Обзор экспериментальных работ
Глава 2. Вычисление адронного сечения в области ?А(25) и у,'(3770)
2.1. Определение параметров узкого 1 -резонанса
2.2. Сечение рождения адронов вблизи ■г/'(25)-резонанса
2.3. Сечение рождения пар Б Б в окрестности ■0(377О)-резонанса
2.4. Апроксимация сечения е+е_ —> адроны в исследуемой области энергии
Глава 3. Ускорительный комплекс ВЭПП-4М и детектор КЕДР
3.1. Ускорительный комплекс ВЭПП-4М
3.2. Детектор КЕДР
3.3. Эксперименты с детектором КЕДР
Глава 4. Дрейфовая камера детектора КЕДР
4.1. Конструкция дрейфовой камеры
4.2. Съём и обработка сигналов с дрейфовой камеры
4.3. Программа реконструкции треков заряженных частиц
4.4. Калибровка дрейфовой камеры по космическим частицам
4.5. Пространственное разрешение дрейфовой камеры
4.6. Моделирование срабатываний ДК и ВД
Глава 5. Эксперимент по измерению параметров ф(25) и ^(3770).
5.1. Измерение энергии на ВЭПП-4М
5.2. Схема проведение эксперимента
Глава 6. Определение параметров ^)(25)-мезона
6.1. Отбор событий и измерение светимости
6.2. Сравнение эксперимента и моделирования
6.3. Процедура и результаты подгонки сечения в области ^(25)
6.4. Систематические погрешности параметров г/’(25)
6.5. Модельная зависимость сечения аннигиляции е+е~ в адроны

6.6. Ускорительные аспекты измерения массы
6.7. Сравнение с результатами других экспериментов
Глава 7. Определение параметров ^(3770)-мезона
7.1. Сравнение эксперимента и моделирования
7.2. Подгонка сечения е+е~ —¥ адроны во всей исследуемой области энергии . .
7.3. Результаты подгонки в предположении векторной доминантности
7.4. Результаты для альтернативных моделей формфактора
7.5. Систематические неопределенности параметров ^(3770)-резонанса
7.6. Результаты обработки /ф(3770)
Заключение
Литература

Введение
Основной целью настоящей работы является уточнение параметров 0(25')- и 0(3770)-резонансов. Эксперимент проводился в Институте ядерной физики СО РАН им. Г. И. Буд-кера, где с 2002 года на ускорительном комплексе ВЭПП-4М ведутся эксперименты с детектором КЕДР по изучению свойств семейства 0-мезонов, открытие которого сыграло основополагающую роль в становлении современной теории взаимодействия частиц.
В середине прошлого века были известны менее десяти типов субатомных частиц, из них три — протон, нейтрон и 7г-мезон участвовали в сильном взаимодействии. Эти частицы считались простыми объектами, не имеющими внутренней структуры. Со временем число сильно взаимодействующих частиц (адронов) неуклонно росло, и становилось всё труднее считать их элементарными. В 1964 году Гелл-Манн и Цвейг предположили независимо друг от друга, что адроны не являются элементарными объектами, а состоят из фундаментальных частиц — кварков [1,2]. Красота теории заключалась в том, что состав всех имеющихся на тот момент адронов описывался существованием трёх кварков — и, <1 и з. Однако, этого было недостаточно для объяснения малости вероятностей ряда слабых процессов, в частности, распада К0 д+д~. Решить эту проблему удалось в 1970 году, когда Глэшоу, Иллиопулос и Майани выдвинули гипотезу о существовании ещё одного кварка, названного с-кварком [3] и обладающего новым квантовым числом — очарованием. Тем не менее, вопрос о числе кварков оставался открытым, поскольку не было экспериментального подтверждения существования четвёртого кварка.
В ноябре 1974 года двумя группами физиков, в Брукхейвене и СЛАКе, было заявлено об открытии новой частицы [4, 5]. Группой Тинга в Брукхейвене проводилось исследование сечения рождения пары е+е_ при столкновениях протонов высокой энергии с ядрами бериллия, видимый пик сечения соответствовал инвариантной массе 3.1 ГэВ. В эксперименте по изучению сечения рождения адронов в е+е_ -столкновениях, возглавляемом Рихтером в СЛАКе, также был обнаружен резонанс с массой 3.1 ГэВ. Одновременное наблюдение привело к двойному названию этого резонанса 7/0-мезон. Подтверждение данного открытия в течение недели было сделано группой Беллетини во Фраскати [6] в эксперименте, аналогичном проводившемуся в СЛАКе.
Ширина наблюдаемого резонанса оказалась существенно меньше энергетического разрешения перечисленных экспериментов (примерно 1.2 МэВ в эксперименте СЛАК). Косвенные методы определения дали ширину около 0.1 МэВ, что было на три порядка меньше ширины р-мезона. Столь малая ширина естественно объяснялась в предположении, что 7/0 является связанным состоянием сс-кварков и распад 7/0 на лёгкие

Для оценки модельной зависимости результатов использовались эмпирические параметризации формфактора, не предполагающие УБМ. В частности,
Л = -(1Т^ТМ№ <"=а5-1>- ‘2“>
где qo — импульс £>-мезона. Здесь явно выписан знак минус для соответствия с ожидаемым поведением формфактора в модели векторной доминантности. В случае п = 0.5 и Ья = 0 сечение содержит часть фактора Блатта-Вайскопфа (2.52) с До = а„ при п = 1 изменение абсолютной величины формфактора происходит более быстрым образом. Наличие двух свободных параметров ая, Ьд позволяет учесть в ограниченной области подгонки немонотонность ДД-сечения, которая в работе [65] учитывается введением структуры С?(3900).
Рассматривалась также параметризация по разности IV — 2 то и комбинированная параметризация по У/ — 2 то и импульсу до:
^ = ~~ 1 + сцу{Ш-2т0) + ЬПг(Ш-2то)2 ’
(1 + ад]у (Ж—2то) + Ьдш (?о)п ^ ^
Для проверки справедливости УБМ использовались следующие варианты /д:
* = ^(1 + ^1) <2Я»
Они соответствуют разложению брейт-вигнеровской амплитуды резонанса. Различные значения п соответствуют различным предположениям о зависимости ширины от энергии. Если упомянутая модель верна, то полученные значения ат будут близки к массе ^(25). В противном случае (2.59) дополняет формулы (2.56), (2.57), (2.58), позволяя проверить чувствительность к изменению фазы нерезонасной амплитуды.
2.4. Апроксимация сечения е+е- —> адроны в исследуемой области
энергии
В области энергии, начинающейся несколько ниже ф(25) и оканчивающейся немного выше ф(3770), изменением вклада в лёгких кварков в Я можно пренебречь, так что наблюдаемое сечение процесса е+е_ —> адроны может быть представлено в виде
_ - „НС . НС , НС , етр ,
атк - Ч№) ^(25) + + £тт аТТ + +
— НО | —______ _НО I с _ К? НО I стар
££>+£- Ро+Ю- + аО°1В0 ^ ^(3770) ■ ’