Об использовании событий ассоциативного рождения прямых фотонов и адронных струй на тэватроне для установления абсолютной шкалы энергии струи и изучения глюонного распределения в протоне

• Автор: Бандурин, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 164 с. : ил.

1 Экспериментальная установка

1.1 Коллайдер Тэватрон

1.1.1 Общее описание

1.1.2 Структура

1.2 Обзор детектора Б0

1.2.1 Назначение и общее устройство

1.2.2 Кремниевый микростриповый трекер

1.2.3 Центральный трекер на сцинтилляционных волокнах

1.2.4 Центральный предливневый детектор (Ргезйоттег). . . ’

1.2.5 Калориметр. Общее устройство и принцип работы

1.2.6 Центральный калориметр

1.2.7 Торцевые калориметры
1.2.8 Интеркриостатный детектор и Безмассовые Щели
1.2.9 Энергетическое покоординатное разрешение калориметра
1.2.10 Мюонная система
1.2.11 Триггерная система Б0
2 Струи и фотоны
2.1 Квантовая хромодинамика и струи
2.2 Алгоритмы поиска струй
2.3 Качественные критерии отбора струй
2.4 Отбор фотонных кандидатов
2.5 Источники искажения начальной энергии струи
3 Основные характеристики процессов рождения
«фотон (0-бозон)+струя»
3.1 Представление в лидирующем порядке
3.2 Основные источники нарушения баланса Р? — Р^еЬ
3.2.1 Излучение в начальном состоянии
3.2.2 Излучение в конечном состоянии
. 3.2.3 кт эффект
3.2.4 Адронизация партона в струю
3.3 Выбор физических измеряемых величин и критериев для отбора собы
тий «фотон+струя» . .
3.3.1 Измеряемые физические наблюдаемые и уравнение баланса
Р?-Рь’*

3.3.2 Определение критериев отбора
^ 3.4 Оценка чисел событий «фотон+струя» со струями в различных областях калориметра
3.5 Влияние ограничения ptdusi на PtISR
3.6 Pt распределение внутри и вне струи
3.7 Исследование зависимости баланса Рр — Ptlet от партонного kt
3.8 Оценка ненаблюдаемой части Р/еЬ
3.9 Зависимость дисбаланса Рр — Ppei от ограничений на Ptdust и Pt°ut
4 Изучение фона к рождению событий «прямой фотон+струя» на Тэватроне
4.1 Оценка эффективности критериев отбора и подавление вклада фоновых событий
Ф 4.2 Влияние ограничений на Ptmt, Ptclust на отношение сигнал/фон, баланс
РР — Ppet и отбираемое число событий
5 Использование детекторных возможностей для выделения событий «прямой фотон+струя» на Тэватроне и LHC
5.1 Детектор D0 (Тэватрон)
5.1.1 Выделение однофотонного сигнала с использованием центрального предливневого детектора
5.1.2 Выделения сигнала от прямого фотона с использованием электромагнитного калориметра
5.2 Детектор CMS (LHC)
5.2.1 Выделение однофотонного сигнала в электромагнитном калориметре
• 5.2.2 Разделение кварковых и глюонных струй
6' Проведение калибровки энергии струи на реальных данных эксперимента D0
6.1 Предварительный отбор данных
6.2 Новые физические объекты в событиях «фотон+струя»
6.2.1 Кластеры
6.2.2 «Out» . . .'
6.2.3 «Изолированные» струи
6.3 Определение отклика калориметра на энергию струи
6.3.1 Источники неопределенности Ptjet. . ..
6.3.2 Минимизация и калибровочные коэффициенты
6.3.3 Отклик калориметра
•. 6.4 Некоторые выводы

6.5 Сравнение реальных данных с результатами моделирования в пакете
PYTHIA
7 Применение событий «фотон+струя» для определения глюонного распределения из рр и рр столкновений
7.1 Основные источники фоновых событий
7.2 Процессы-родители фоновых событий
7.2.1 События «7*г-кандидат+струя» на Тэватроне
7.2.2 События «7Лг-кандидат+струя» на LHC
7.3 Определение числа событий «фотон+струя» и кинематической области
х — Q2 на, LHC
7.4 Определение числа событий «фотон+струя» и кинематической области
х — Q2 на Тэватроне
7.5 Некоторые выводы
7.6 Использование событий «фотон+струя» для определения распределений с— и 6—кварков. . . . '
8 О возможности использования событий рождения «Z-бозон+струя» для калибровки энергии струи и определения глюонного распределения на LHC
8.1 Критерии отбора
8.2 Распределение событий по ц2 и Ptz
8.3 Зависимость баланса между Р2 и Pjei от ограничений на Ptdust и Ptmt
8.4 Оценка вклада фоновых событий
8.5 Оценка числа событий «Z-бозон+струя» для определения глюонного распределения в протоне
Заключение
Благодарности
Приложения
Литература
S. 1-2 e~
LUCELL;
ptc,us,<30 GeV/c
,i -..-..:.P.tc!“!?<20.GeWa.
Ptc,UBl<10GeV/c
Ptc,us,< 5 GeV/c
■ I -i i i i I i i-i—i I

Q. 1
LUCELL;
Ptclus'<30 GeV/c
pplust<20 GeV/c
.... ptclus,<10 GeV/c Ptclus<< 5 GeV/c
i I i I I i I i i i i I i i I
Рис. 27: События были отобраны в соответствии с «Отбором 1». ЫГСЕЬЬ алгоритм, Аф < 17°; 40 < Р(7 < 50 ГэВ/с (верхний ряд) и 70 < РР < 90 РэВ/с (нижний ряд).
3.7 Исследование зависимости баланса Р? — Ptiet от партон-ного kt.
• Этот подраздел посвящен исследованию (в рамках PYTHIA) возможного влияния внутреннего поперечного импульса партона kt на Pt баланс системы «фотон+струя» . Для этой цели мы используем два набора сигнальных событий, полученных при моделировании подпроцессов (19) и (20) при двух минимальных значений Pt партона в конечном состоянии жесткого подпроцесса рассеяния рт: pj"m = 40 ГэВ/с и ртт _ lQQ ГэВ/с. Для этих двух p”un Таблицы 4 и 5 демонстрируют средние значения Pt1SR (определенного в (22)) для двух различных случаев генерации событий: без излучения в начальном состояния ("ISR is OFF"), и с излучением ("ISR is ON"). Четыре различных генерации были сделаны для каждого р,п интервал. Они соответствуют четырем средним значениям (kt) партона ie: (kt) = 0.0,1.0,2.0 и 5.0 ГэВ/с (значения с (kt) > 1 ГэВ/с даются здесь только для иллюстрации тенденции).
Рассмотрим сначала случай с «выключенным» ISR при проведении моделирования. Числа в Таблицах 4 и 5 (полученных на событиях, отобранных при значениях параметров (38), но с Р°сит = Ю ГэВ/с) показывают, что для случая «ISR is
16Среднее значение кт, (kt), определяется в PYTHIA параметром PARP(91) [38].