Использование характеристик адронных струй в анализе процессов Стандартной модели на детекторе CMS

• Автор: Лычковская, Наталья Вячеславовна
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение

1 Адронные струи в КХД

1.1 Теоретическое описание образования адронных струй

1.2 Модели адронизации

1.2.1 Струнная модель адронизации струй

1.2.2 Кластерная модель адронизации струй

2 Компактный Мюонный Соленоид (CMS) на ускорителе LHC в

ЦЕРНе

2.1 Сверхпроводящий магнит

2.2 Электромагнитный калориметр
2.3 Адронный калориметр
2.4 Трекерная система
2.5 Мюонная система
2.6 Триггерная система и система накопления данных
3 Реконструкция адронных струй в CMS
3.1 Алгоритмы реконструкции струй
3.1.1 Итерационный конусный алгоритм
3.1.2 Кт алгоритм
3.1.3 AntiKx алгоритм
3.2 Поправки для энергий адронных струй в CMS
3.2.1 Калориметрические поправки на энергии струй
3.2.2 JetPlusTrack алгоритм
4 Изучение структуры адронных струй на детекторе CMS
4.1 Поперечная структура струи и различные модели адронизации

Оглавление '
4.2 Переменные для изучения поперечной структуры струй
4.3 Предсказания генераторов PYTHIA и HERWIG++
4.3.1 Поперечная структура струи, измеренная по данным калориметра
4.3.2 Поперечная структура струи, измеренная по заряженным частицам
4.4 Проверка метода на первых данных детектора CMS
4.4.1 Отбор событий
4.4.2 Измерение поперечной структуры струи на детекторе CMS .
4.4.3 Систематические погрешности
4.4.4 Сравнение данных с Монте-Карло
4.5 Возможность использования метода для оценки доли кварковых и
глюонных струй
4.6 Сравнение результатов с результатами эксперимента CDF
4.7 Выводы и обсуждение результатов главы
5 Выделение адронных струй по первичной вершине взаимодействия
5.1 Выделение первичной вершины с помощью вершины мюона
5.2 Алгоритм отбора струй по первичной вершине
5.3 Выделение первичной вершины в событиях без мюона
5.4 Применение метода в анализе процессов Стандартной модели
5.5 Оптимизация параметров метода
5.6 Выводы и обсуждение результатов главы
Заключение
Благодарности
Список иллюстраций
Список таблиц
Список литературы

Введение
В диссертации проведено исследование характеристик адронных струй, которые могут быть полезными при анализе процессов Стандартной модели и поиске новых частиц за ее рамками на детекторе CMS. Исследование состоит из трех частей.
На первом этапе работы были исследованы множественность заряженных частиц в струе и поперечная структура струи, с использованием 2-го центрального момента распределения поперечного импульса в струе. До того, как появилась возможность работать с экспериментальными данными детектора CMS, было проведено сравнение предсказаний Монте-Карло генераторов HERWIG++ и PYTHIA на статистике 10 пб-1 смоделированных данных для энергии у/8 - 10 ТэВ.
После начала работы Большого адронного коллайдера (LHC) весной 2010 г. был проведен второй этап исследования. Первые данные детектора CMS, полученные за период с апреля по июнь 2010 г. при энергии рр столкновения в системе центра масс y/s = 7 ТэВ, позволили провести исследование поперечной структуры струи и множественности заряженных частиц на статистике 78 нб-1.
Третья часть исследования посвящена разработке нового метода, позволяющего отделить струи, соответствующие первичной вершине сигнального столкновения, от струй, рожденных в дополнительных столкновепях протонов. Метод основан на использовании информации, полученной после реконструкции события в'трекере детектора CMS. В результате была показана возможность успешного применения разработанного метода для повышения эффективности выделения сигнала qqH из фоновых событий.
Актуальность исследования.
Процессы с образованием адронных струй не имеют точного описания в, рамках квантовой хромодинамики (КХД). В частности, остается открытым вопрос об описании адронизации - процессе фрагментации партонов в адроны,

Реконструкция адронных струй в CMS

В качестве иллюстрации на рис. 3.3 показана зависимость коэффициента ’аЬвоІиїе’-поправки Саь.ч от скорректированного поперечного импульса струи для трех типов струй: калориметрических струй, ЛРТ-струй и РИоу-струй. Для низких поперечных импульсов необходима большая поправка для энергии калориметрических струй (коэффициент порядка 2) из-за нескомпенсированного калориметра детектора СМБ. Для ЛРТ-струй и РРкт-струй требуется намного меньшая поправка, поскольку эти типы струй получены с учетом трекерной информации.
Рис. 3.3: Коэффициент ’absolute-поправки Саь.ч в зависимости от
скорректированного поперечного импульса струи для CaloJets, JPT-струй и PFlow-струй при ч/s = 7 ТэВ.
На рис. 3.4 показан коэффициент поправки С{рт,іі) в зависимости от псевдобыстроты также для трех типов струй: калориметрических струй, ЛРТ-струй и РПоу-струй. Три значения поперечного импульса взяты для наглядности. Можно заметить, что наиболее сильная зависимость от псевдобыстроты наблюдается у калориметрических струй, для которых четко видны границы калориметра: центральный (|т?| < 1.3), торцевой (1.3 < г] < 3) и передний(3 < г) < 5) калориметры. Как это и следовало ожидать, для ЛРТ-струй и РПоу-струй коэффициент поправки в целом меньше, особенно для тех областей по |т7І,