Изучение рождения возбужденных состояний чармония и поиск распада Do→μ+μ- на детекторе HERA-B

• Автор: Голубков, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Эксперимент HERA-B

1.1 Описание детектора

1.2 Пучок и мишень

1.3 Система вершинного детектора

1.4 Магнит и трековая система

1.5 Идентификация частиц

1.6 Триггер и система сбора данных

1.6.1 Последовательность дилептонного триггера

1.6.2 Триггер первого уровня

1.6.3 Триггер второго уровня
1.6.4 Триггер высшего уровня и реконструкция событий
1.6.5 Система сбора данных
1.7 Монте-Карло моделирование
1.8 Основные задачи физической программы HERА-В
2 Поиск распада D0 —>• д+д~
2.1 Введение в анализ
2.2 Метод
2.2.1 - Математическое моделирование методом Монте Карло .
2.2.2 Критерии отбора событий
2.3 Отбор событий
2.3.1 Предварительная селекция димюонных событий
2.3.2 Общие (качественные) ограничения
2.3.3 Селекции, специфические для Б0-кандидатов
2.4 Результаты
2.4.1 Аксептанс для D0- и J/^-мезонов
2.4.2 Систематическая неопределённость аксептанса
2.4.3 Оценка отношения сечений рождения D0- к J/^-мезону .
2.4.4 Оценка числа фоновых событий
2.4.5 Расчёт верхнего предела

3 Измерение отношения сечения рождения Хс- И Л/ф-МЄЗОНОВ
3.1 Введение
3.2 Рождение чармония в адронных взаимодействиях
3.3 Контроль качества данных
3.4 Экспериментальный метод
3.4.1 Отбор Л /^-кандидатов
3.4.2 Отбор фотонов
3.4.3 Коррекция энергии кластера
3.4.4 Описание фона
3.5 МК-моделирование и определение эффективностей
3.5.1 Эффективность реконструкции Л/ф-мезонов
3.5.2 Фотонная эффективность
3.6 Оценка числа событий в данных
3.6.1 Число Л/ф-мезонов
3.6.2 Число Хс-мезонов
3.6.3 Контроль стабильности результатов подгонки х<-сигнала
3.7 Учёт эффекта поляризации
3.7.1 Поляризация Хс-мезонов
3.7.2 Поляризация Л/ф-мезонов
3.7.3 Метод оценки систематических неопределённостей
3.8 Систематические неопределённости
3.8.1 Подсчёт числа Л/ф-мезонов
3.8.2 Оценка числа Хс-мезонов
3.8.3 Качество моделирования
3.8.4 Влияние поляризации
3.9 Результаты измерения отношений ЯХс и Я.2
3.9.1 Отношение Яу

3.9.2 Отношение Яп
3.9.3 Зависимость от кинематических переменных
3.9.4 Зависимость отношения ЯХс от атомного номера мишени
3.9.5 Сечения и отношение сечений Ха и Хс2-мезонов
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальными задачами физики элементарных частиц является экспериментальная проверка параметров и предсказаний Стандартной Модели (СМ), а также поиск проявлений новых эффектов за её пределами. Настоящая работа посвящена анализу экспериментальных данных, набранных в многоцелевом эксперименте НЕЕА-В по протоп-ядерным взаимодействиям. Установка НЕВА-В являлась широкоапертурным передним спектрометром с фиксированной ядерной мишеныо, снабжённым дилептоппым триггером и обширной системой идентификации частиц.
Важной частью физической программы эксперимента НЕРА-В являлось изучение физики очарованных частиц. Особое внимание было уделено изучению состояний чармония Л/Уд Ф(25) и Хс- Поиски “Новой Физики” концентрировались вокруг процессов редкого распада Б°-мезонов, Б° —► /Д /Г, вероятность которого в рамках СМ сильно подавлена.
Образование чармония является очень привлекательным процессом с точки зрения проверки квантовой хромодинамики (КХД). Сечение образования чармония довольно велико для получения большой экспериментальной статистики. Очарованные кварки достаточно тяжелы для пертурбативных вычислений в рамках КХД процесса образования сс-пары. Но процесс формирования из сс-пары связанного состояния чармония па данный момент не до конца ясен. Теоретические предсказания основываются на моделях, которые содержат предположения и свободные параметры, и нуждаются в эксперименте для проверки и настройки параметров.
С точки зрения эксперимента, измерения относительного рождения различных состояний чармония предоставляют хорошую возможность для проверки теоретических подходов, поскольку большая часть пеопределённостей в отношениях сечений сокращается. Одной из таких проверок механизма образования чармония является измерение параметра ЯХг~ относительного рождения хс-мезонов по сравнению с основным состоянием (Л/^-мезонами). Кроме того, дифференциальные распределения отношения ПХс более чувствительны к деталям теоретических моделей. Другой проверкой механизма образования чармония является измерение отношения рождения между ХгЛ и Хс2-МСЗОНаМИ. Поскольку количество и точность измерений подобного рода весьма мало, экспериментальное измерение отношения сечений &{Хс1)/&{Хс2) способствует за-
может произойти наложение нескольких независимых р/1-взаимодействий в одном пересечении мишени протонным сгустком.
Так как сечения рождения массивных кварков на несколько порядков меньше полного сечения псупругого рЛ-взаимодсйствия, наложившиеся взаимодействия являются в подавляющем числе обычными неупругими -р/1-взаимодействиями. Необходимое число событий неупругих р/1-взаимодействий создается при помощи программы ИИТЮР и проходит через СЕАХТ-моделировапие отклика установки так, как это было описано выше.
Среднее пуассоновского распределения числа наложений р /1- вз а и м оде й ст-вий зависит от режима работы проволочной мишени. В ходе набора данных частота неупругих взаимодействий непрерывно контролировалась сцинтилля-циоиными годоскопами и зарядовыми интеграторами. Характерная частота неупругих взаимодействий при наборе данных с дилептонным триггером составляла ~ 5 МГц, что примерно соответствует одному дополнительному неупругому взаимодействию на пересечение мишени протонным сгустком.
Оцифровка и реконструкция
События, полученные после объединения сигнальных событий с наложившимися событиями неупругих рА- вза и м оде й ст в и й подвергались т.н. оцифровке, учитывающей реалистичные эффективности и точности калибровки детектора, распределение мёртвых каналов и т.п., а также, до некоторой степени, шумы считывающей электроники. После оцифровки события приобретали формат, сходный с экспериментальными данными, и пропускались через программы детального моделирования претриггеров, алгоритм триггера второго уровня и ту же полную оффлайн-реконструкцию событий, что и экспериментальные данные.
Моделирование для двухпроволочных конфигураций мишени
В случае двухпроволочных конфигураций мишени, МК моделирование проводилось по-отдельности для сигнальных событий па каждой мишени. При этом наложение неупругих взаимодействий моделировалось для обеих проволочек. Следует отметить, что аксептансы и эффективности восстановления дилептонных сигналов несколько различаются при использования одной и той же мишени в одно- и двухпроволочных конфигурациях. Это объясняется, в