Измерение асимметрии "вперед-назад" в процессах рождения мюонных пар при столкновении протонов в эксперименте CMS на LHC

• Автор: Горбунов, Илья Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 108 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Детектор СМБ

1.1. Общие характеристики детекторных систем С МБ

1.2. Мюонная система

1.3. Реконструкция мюонов

1.4. Идентификация мюонов

1.5. Заключение к Главе

2 Методы измерения асимметрии вылета мюона в процессах

Дрелла-Яна

2.1. Асимметрия «вперед-назад» (Арв)

2.2. Система Коллинса-Сопера
2.3. Методы извлечения Арв
2.4. Заключение к Главе
3 Отбор событий и оценка фона
3.1. Моделирование сигнальных и фоновых событий
3.2. Оценка фона
3.3. Отбор событий
3.4. Заключение к Главе
4 Измерение асимметрии Арв
4.1. Коррекции точности регистрации событий с парой мюонов
4.1.1. Коррекция импульса мюона
4.1.2. Эффекты множественности взаимодействий
4.1.3. Эффективность
4.1.4. Проверка коррекций
4.2. Измерение асимметрии Арв

Оглавление
4.2.1. Коррекция (unfolding) разрешения детектора, излучения в конечном состоянии (FSR) и ограниченного фазового объема установки (аксептанс)
4.2.2. Итоговый тест коррекций
4.2.3. Результаты измерения асимметрии Арв после коррекции unfolding
4.3. Заключение к Главе
5 Систематические ошибки и итоговые результаты
5.1. Фон
5.2. КЭД излучение в конечном состоянии
5.3. Коррекция импульса мюона
5.4. Эффективности и ошибочный учет событий при множественных взаимодействиях
5.5. Функции распределения партонов
5.6. Полная систематическая погрешность Арв
5.7. Итоговые результаты измерения Арв
5.8. Заключение к Главе
Заключение
Список рисунков
Список таблиц
Литература
Введение
Настоящая работа основана на результатах исследований эксперимента «Компактный мюоиный соленоид» (Compact Muon Solenoid - CMS [1]) на Большом адронном коллайдере (LIIC) [2], выполненных в 2010-2014 гг. в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, Женева) и Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ (ЛФВЭ ОИЯИ, Дубна).
Актуальность темы
Несмотря на точность предсказаний, стандартная модель взаимодействия элементарных частиц (СМ) имеет ряд недостатков: большое количество свободных параметров, неизвестное происхождение поколений кварков и леп-топов, неясный механизм CP-нарушения и так далее. Кроме того, в рамках СМ отсутствует возможность объединения фундаментальных взаимодействий и включения гравитации. Также астрофизические наблюдения пока,-зывают, что происхождение около 96% всей материи во Вселенной нам не известно. Наличие подобных проблем указывает на то, что СМ нельзя рассматривать как окончательную теорию. Существует ряд подходов, позволяющих выйти за пределы СМ и в той или иной степени закрыть указанные проблемы [3].
Изучение закономерностей рождения лептонных пар в процессах Дрелла-Япа [4], qq —> Я/7 —> д+д- позволяет проверить предсказания СМ в новой области энергии и выполнить поиск новой физики за рамками СМ [5, 6]. Присутствие в процессах Дрелла-Яна как векторных, так и аксиально-векторных токов приводит к появлению асимметрии вылета мюонов по направлениям «вперед-назад» относительно направления движения системы, в которой покоится рожденная лептонпая пара (Арв)- Величина асимметрии Арв зависит от значений векторной и аксиально-векторной констант связи фермионов иZ-бозопа ду и дд, следовательно, она будет чувствительна к наличию дополнительных вкладов в процессы СМ. Поэтому возможное отличие значения асим-

Глава 2. Методы измерения а симметрии вылета мюона.

с 20000 SP
> 18000 о 16
1.5<|У|<2.4 50<М<60 • Gen Level — Fit function
1 5<|Y|<2.4 40
1.5<|Y1<2.4 76 > 14000 О 12

1 5<|Y1<2.4133 1.5<|Y|<2.4150 15 совЄС5 СОвв^
Рис. 2.9: Распределение числа событий по совв^8 для различных интервалов по инвариантной массе и быстроте на уровне генератора до наложения кинематических критериев отбора. Черные точки - результаты Монте-Карло моделирования, голубая линия - функция аппроксимации (2.16).
da d cos 0,
ос ^(1 + cos2 Ocs) + Afb cos 0*cs
(2.16)