Изучение редких распадов Л с + бариона

• Автор: Эйгес, Виталий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил

Содержание
1 Введение

2 Адронные распады очарованных барионов

2.1 Классификация барионов

2.2 История исследований адронных распадов Л+ барнона

2.3 Вычисление £(Л+ —> рф) с формфакторами из HQET

2.4 Распад Л+ -> E+ÿ в кварк-полюсной модели

2.5 Распады Л+ в модели кварковых волновых функций

3 Экспериментальная установка

3.1 Ускоритель КЕКВ

3.2 Детектор BELLE

3.2.1 Вершинный детектор
3.2.2 Дрейфовая камера
3.2.3 Аэрогелевый детектор черепковского излучения
3.2.4 Система измерения времени пролета частиц
3.2.5 Электромагнитный калориметр
3.2.6 Мюонная система
3.2.7 К/тс идентификация
3.2.8 Триггерная система
3.2.9 Моделирование детектора
4 Анализ экспериментальных данных
4.1 Общие критерии отбора событий
4.2 Измерение вероятности распада А+ —> '£+К+тт~
4.3 Резонансный анализ распада А+ —> Yi+K+K~
4.4 Резонансный анализ распада А+ —» А°К°К+
4.5 Поиск распада А+ —>• Н(1690)°11Г+, £(1690) —» Н~7г+
4.6 Измерение вероятностей распадов А+ —ï рК+К~ и рф
4.7 Оценка систематических неопределенностей
4.8 Обзор полученных результатов
5 Заключение

Список иллюстраций
1 SU(4) мультиплеты барионов, составленных из u,d,s и с кварков, а)
20-плет барнонов с / = 1/2+, содержащий SU(3)-oktc:t; b) 20-плет барионов с Jp = 3/2+, содержащий ЭЩЗфдекуплет
2 Проекция треков, зарегистрированных нейтринным экспериментом в
BNL в событии с рождением очарованного бариона Е++ с последующим распадом Е++ —» Л+7Г+ и Л+ —> Л°7г+7г+тг~. Измеренная масса Л+ составляет 2260 ± 19 МэВ/с
3 Проекция треков, зарегистрированных экспериментом ВЕВС в событии с рождением очарованного бариона Е+ с последующим распадом Е+ -¥ Л+7г° и Л+ —> рК~7г+. Измеренная масса Л+ составляет 2290 ±
3 МэВ/с
4 Кварковые диаграммы слабых распадов барионов
5 Схема ускорителя КЕКВ и инжекторной системы
6 Схематический вид детектора BELLE
7 Идентификация заряженных частиц в эксперименте BELLE по удель-
ным потерям энергии в газе дрейфовой камеры. На рисунке показана зависимость удельных потерь энергии частиц от их импульса
8 Разрешение TOF по времени пролета частиц в зависимости от z координаты пересечения трека со счетчиком
9 Разрешение TOF по времени пролета частиц в зависимости от типа
адрона. На рисунке показано разрешение, усредненное по всем време-нипролетным счетчикам
10 Функция 7Г±/К± идентификации (в единицах стандартных отклонений)
по измеренному времени пролета в зависимости от импульса трека. Определение функции идентификации дано в тексте
11 Идентификация частиц в детекторе BELLE с использованием различ-
ных детекторных систем в зависимости от импульса. Глубина цвета диаграммы соответствует более надежной степени идентификации
12 Эффективность идентификации К± мезонов и вероятность неправиль-
ной идентификации 7Г± —> "К±п в зависимости от импульса частицы, определенные на реальных данных при помощи распадов D*+ —> D°7t+, D° -> К-7г+

13 Логическая схема триггерной системы детектора BELLE
14 Функция протонной идентификации РгоЪ(р/К) для протонных треков из распадов А+ —> рК~тт+ (белая гистограмма). Инвариантная масса рК~тт+ ограничена интервалом ±10 МэВ/с2 вокруг номинальной массы Л+. Аналогичное распределение для контрольных интервалов (шириной 10 МэВ/с2 с центрами ±20 МэВ/с2 вблизи номинальной массы Л*) показано заштрихованной гистограммой. Небольшой пик влизи значения 0.5 соответствует частицам, для которых информация TOF, CDC и АСС не позволяет сделать заключение о предпочтении протонной или АГ-мезонной гипотез. Разрешение по инвариантной массе А^ в распаде А+ —> рК~~п+ составляет около 4 МэВ/с2 (см. раздел 4.5 этой Главы), т. е. выбранная ширина сигнального и контрольного интервалов приблизительно соответствует 2.5сг
15 Отбор Kg мезонов, родившихся в первичной вершине, при помощи согласования радиус-вектора, проведенного из первичной вершины VI (предполагаемой вершины рождения Kg) во вторичную V2 (вершину распада Kg), с направлением импульса Kg. Мера совпадения этих направлений - угол а, вычисляемый для проекций векторов в плоскости г — ф. Аналогичная методика отбора применялась для реконструкции
А0 гиперонов
16 Инвариантная масса отобранных 7Г+7Г~ комбинаций
17 Инвариантная масса отобранных ртт~ комбинаций
18 Инвариантная масса отобранных ртт° комбинаций
19 Отбор гиперонов, реконструированных в каскадном распаде Е_ —»
Л°7Г~, Л° —> ртг~. На рисунке показана первичная вершина е+е- взаимодействия (VI), а также вторичные вершины распадов Е~ и Л° (V2 и

20 Инвариантная масса отобранных Л°7г~ комбинаций
21 Инвариантная масса отобранных рК~7г+ комбинаций, без ограничений на качество фита совместной вершины рК~7Г+ треков (гистограмма -точки с ошибками) и с отбором по х2 фита 3-трековой вершины ХрКтг <
9 (гистограмма, показанная сплошной линией)

до 12.0 рад. длин. Измеренное энергетическое разрешение EFC составляет 5.8% для фотонов (электронов) с энергией 3.5 ГэВ. Более подробное описание конструкции EFC и его характеристик приведено в [27].
3.2.6 Мюонная система
Идентификация мюонов не использовалась в анализе, представленном в диссертации, поэтому здесь дано лишь ее краткое описание. Мюонная система (KLM) используется для идентификации мюонов с импульсами, превышающими 600 МэВ/с, в интервале телесного угла 20° < в < 155°. KLM состоит из слоев RPC-камер, чередующихся со слоями железа (экран магнитного поля вокруг детектора) толщиной 4.7 см. Всего в детекторе находится 15 слоев RPC. Помимо мюонов, KLM также позволяет реконструировать траектории К°-мезонов, взаимодействующих с веществом калориметра с образованием ливней ионизирующих частиц. Более подробную информацию о мю-онной системе детектора BELLE можно найти в [28].
3.2.7 К/я идентификация
Идентификация заряженных каонов и пионов в детекторе BELLE базируется на независимом измерении трех величин - ионизационных потерь dE/dx в дрейфовой камере, времени пролета от точки взаимодействия до сцинцилляторов TOF и числа фотоэлектронов lVp.e. в черенковских счетчиках АДЧИ. Каждое из этих измерений независимо друг от друга позволяет идентифицировать тип частицы в ограниченных интервалах по импульсу и телесному углу. Задача идентификации, таким образом, состоит в том, чтобы объединить информацию с различных детекторных систем в единую оценочную функцию, действующую во всем интервале импульсов и углов. Количественные требования к идентификации, используемые в анализе данных, основаны на применении бинарных отношений вероятностей различных идентификационных гипотез:
Prob(i/j) = Рг/(Рг + В,), (6)
где Pi, Pj - функции правдоподобия идентификационных гипотез для данного трека. Индексы г, j (г Ф j) соответствуют 5 возможным видам заряженных частиц, регистрируемых в детекторе: я, К, р, е, р. Величина Prob(i/j), как видно из соотношения (6), распределена в интервале от 0 до 1 и вполне естественно было бы интерпретировать ее как "вероятность" того, что рассматриваемый трек является частицей вида г. Это верно, однако, лишь в том случае, если количество частиц г и