Поиск нового бозона Z* в данных протон-протонных столкновений детектора ATLAS в канале с двумя мюонами в конечном состоянии

• Автор: Елецких, Иван Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Исследование теоретических предсказаний новых дилептон-ных резонансов и наблюдаемых свойств нового бозона Z* .

1.1 Предшествующий опыт экспериментальных поисков нейтральных

резонансов

1.2 Теоретические предпосылки к обнаружению новых тяжелых нейтральных резонансов

1.3 Модели новых нейтральных резонансов

1.4 Модель Z*

1.5 Наблюдаемые свойства новых векторных бозонов Z* и экспериментальная идентификация этого типа резонансов

1.6 Выводы к Главе 1

2 Экспериментальная установка и обработка экспериментальных данных

2.1 Описание ускорительного комплекса LHC и его характеристики .
2.2 Описание экспериментальной установки ATLAS
2.3 Триггерная система детектора ATLAS
2.4 Хранение и обработка данных. Программное обеспечение детектора ATLAS
2.4.1 Программное обеспечение обработки и анализа данных
2.4.2 Типы данных ATLAS
2.4.3 Системы мониторинга состояния детектора и качества данных
2.5 Реконструкция мюонов детектором ATLAS
2.5.1 Реконструкция мюонов в мюонном спектрометре
2.5.2 Реконструкция мюонов во внутреннем детекторе
2.5.3 Построение комбинированных треков мюонов
2.5.4 Эффективность и разрешение восстановления мюонов
2.6 Набор данных протон-протонных столкновений ATLAS-ом в 2009-2012 годах

4.1 Сравнение данных с моделированием процессов Стандартной модели
4.1.1 Канал с двумя мюонами, восстановленными в 3-х станциях
4.1.2 Канал с мюонами, один из которых восстановлен в 2-х станциях
4.2 Графическая реконструкция событий
4.3 Поиск сигналов новой физики
4.4 Вычисление пределов сечений и масс новых резонансов
4.5 Ограничения на сечения и массу Z*
4.6 Перспективы дальнейших поисков дилептонных резонансов в эксперименте ATLAS
4.7 Выводы к Главе 4
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Разработка программного обеспечения он-лайн
мониторинга состояния установки ATLAS
Приложение 2. Перечень наборов моделированных событий фоновых процессов Стандартной модели, использовавшихся в анализе
Приложение 3. Параметры димюонных событий с инвариантной
массой более 1 ТэВ

температур около 1.9К, и, таким образом, позволяющих достигать магнитных полей около 8.4Т при силе тока 11700А. Всего в конструкции LHC используется 1232 таких диполя, составляющих 27 км кольцо, 1104 в дуговых и 128 в прямых секциях. Номинальное магнитное поле позволяет достигать энергий протонного пучка до 7ТэВ. Максимальная плотность частиц в банчах ограничена геометрическими параметрами ускорительных колец. Другим ограничивающим фактором является нелинейное взаимодействие пучков в точках столкновений. Это взаимодействие оценивается параметром линейного сдвига пучков:
« = J(2.4)
4 7ГС„
где гр - классический радиус протона. Общий сдвиг, просуммированный по всем точкам взаимодействий пучков, не должен превышать 0.015.
Еще одним фактором, ограничивающим энергию и плотность протонов, является качество магнитного поля, непосредственно влияющее на стабильность пучка и время его жизни. Наконец, криогенная система сверхпроводящих магнитов участвует в поглощении энергии синхротронного излучения, а потому должна иметь запас по критической температуре и критическому магнитному полю. Текущее ограничение на плотность протонов в банчах составляет N ~ 1011. Интенсивность всего протонного пучка может варьировать от одного банча, содержащего 5 х 109 протонов, в тестовых запусках до 4 серий но 72 банча плотностью вплоть до 1.7 х 1011 протонов на банч. Номинальный промежуток между банчами в серии состаляет 25 не. Тем не менее, поскольку высокая плотность пучков сказывается на времени их жизни, а также создает высокую радиационную нагрузку на системы ускорительного комплекса, детектирующие системы экспериментальных установок и систему обработки данных, в 20094-2012 годах работы LHC этот промежуток задавался на уровне 75, 50 не.
2.2 Описание экспериментальной установки ATLAS
В этом разделе речь пойдет об устройстве детектора ATLAS, в частности, наиболее подробно о тех его подсистемах, которые используются для анализа событий с мюонами в конечном состоянии — внутреннем детекторе и мюонном спектрометре, а также о терминологии, используемой в дальнейшем изложении.