Изучение рождения J/ φ- и χ с-мезонов в протон-ядерных столкновениях при энергии 920 ГэВ

• Автор: Игонькина, Ольга Борисовна
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с.

Оглавление
Введение

1 Механизмы рождения чармония в адронных столкновениях.

1.1 Квантовая Хромодинамика

1.2 Открытие с-кварка

1.3 Возбужденные состояния чармония. Потенциал взаимодействия

1.4 Рождение чармония во взаимодействиях адронов с ядрами

1.4.1 Хромосинглетная Модель (CSM)

1.4.2 Нерелятивистская КХД (NRQCD)

1.4.3 Дуальная модель (СЕМ)

1.4.4 Двойной обмен померонами (ДОП)

1.4.5 Ядерные эффекты
1.4.6 Сравнение теоретических предсказаний с экспериментальными
данными
2 HERA-B детектор
2.1 Ускорительное кольцо Гера(HERA)
2.2 Экспериментальная установка
2.2.1 Мишень
2.2.2 Трековая cHCTeMa(VDS, ITR, OTR)
2.2.3 Магнит
2.2.4 Детектор частиц с большим поперечным импульсом(НіРІ)
2.2.5 Детектор Черенковского излучения(ИІСН)
2.2.6 Детектор переходного излучения(ТДП)
2.2.7 Электромагнитный калориметр (ECAL)
2.2.8 Мюонная система(МиСШ)
2.3 Система Триггеров
3 Изучение рождения .7/'ф в паре с фотоном. Восстановление Хс-
3.1 Введение в анализ. Определение RXc

3.1.1 Выбор переменных для анализа
3.1.2 Оптимизация пороговых значений ограничений
3.2 Отбор и анализ J/ф событий
3.2.1 Используемая статистика
3.2.2 Реконструкция J/ф. Критерии отбора событий
3.2.3 Кинематические распределения J/ф: р^ и Хр^. Проверка моделей
3.2.4 Множественность частиц в событии
3.2.5 Поиск событий с двойным обменом померонами
3.3 Восстановление фотона
3.3.1 Влияние J/ф триггера на кинематику фотона
3.3.2 Прохождение фотона через вещество детектора
3.3.3 Реконструкция фотона через восстановление кластера в ECAL
3.3.4 Эффективность восстановления фотона
3.4 Изучение структуры J/ф + 7 и восстановление Хс мезонов
3.4.1 ДМ для пары J/ф +
3.4.2 Систематические неточности анализа
3.4.3 Измерение фракции J/ф, рожденных через радиационные распады Хс1 и Хс
3.4.4 Поиск ХсО и *?с(2<5) мезонов
Заключение
Литература
Список иллюстраций
Список таблиц

Введение
В последние годы обнаружились недостатки описания механизма рождения чармония. Так, в течении долгого времени рождение мезонов се группы описывали в рамках Хромосинглетной модели [1], основанной на формализме Квантовой Хромодинамики (КХД), до тех пор, пока эксперимент CDF не измерил сечения рождения J/ф- и ■0(25)- мезонов [2], которые оказались в несколько раз больше, чем предсказания теории. Основная проблема этой модели заключалась в одновременном рождении пары сс и формировании физического мезона. Однако время, требуемое для рождения пары кварков, существенно меньше, чем время формирования конечного состояния, в результате чего дополнительные процессы, например, обмен мягким глюоном, могут повлиять на сечение рождения чармония. Данное предположение легло в основу модели Нерелятивистской Квантовой Хромодинамики. В этой модели процесс рождения пары кварков дополнен непертубативными переходами сс в одно из состояний чармония либо в пару D-мезонов. При этом переходы определены квантовыми числами пары сс и конечного состояния. В конкурирующей Дуальной модели предполагается, что процесс формирования занимает настолько долгое время, что вся информация о начальных партонах реакции утеряна, а сечение рождения чармония пропорционально сечению рождения сс вне зависимости от типа или энергии взаимодействия. Понимание механизма рождения чармония существенно для развития КХД.
Другой интересный вопрос, касающийся КХД и механизма рождения чармония, заключается в возможности рождения чармония в процессе с двойным обменом поме-ронами. Наблюдение такого процесса помогло бы в понимании природы померона.
Анализ данных протон-ядерных столкновений (р — А) - необходимый вклад в проверку КХД. При этом, однако, надо принимать во внимание, что партонные плотности ядра могут отличатся от протонных, а за время формирования мезона ядро может оказать дополнительное воздействие на пару сс и изменить сечение рождения мезона. Существует довольно много моделей, описывающих различие р — А и р — р столкновений [3]. Измерение рождения чармония в р — А взаимодействиях также важно для понимания сильного подавления рождения J/ф в столкновениях тяжелых ионов при больших энергиях, измеренного экспериментом NA50 [4], и для возможности интерпретации этого подавления как свидетельство наблюдения кварк-глюонной плазмы [5].
Понять механизм рождения чармония и разделить ядерные модели можно на основе экспериментальных данных по адронному рождению J/ф-, ф(23)- и хс-мезонов. Но если в настоящее время J/ф- и 1/>(2,!У)-мезоны довольно хорошо изучены, то экспериментальные данные по рождению с очень ограничены. Набранная мировая статистика Xci и Хс2 в р — А столкновениях не превышает 2000 событий. Дополнительные

Muon Detector 1 Calorimeter Cherenkov Counter Magnet Vertex Vessel
20 15 10 5 0 m
Рис. 2.1: Детектор HERA-B.
триггеров, позволяющая проводить такие операции как вычисление инвариантной массы двух лептонных треков и определения их общей вершины.
Высокая плотность событий и частиц требует устойчивости детектора к радиационному облучению. Поток вторичных частиц (30-200 треков на одно событие), в основном адронов, через плоскость детектора зависит от расстояния до пучка как 2 • 107/Л2[1/см2/с][30]. Это приводит к накоплению большой дозы облучения, например, до 10 Мрад/год в вершинном детекторе и до 5 Мрад/год во внутренней части калориметра. НЕЇІА-ІЗ - первый эксперимент, работающий при таких загрузках, и многие методики были опробованы впервые, например, микростриповые газовые камеры и гексагональные камеры трекера.
2.2.1 Мишень.
Идея фиксированной мишени для детектора НЕИА-В [80] проста и элегантна. Вместо установки металлической плоскости поперек пучка, типичной для экспериментов с фиксированой мишенью, используют тонкие проволочки, расположенные вокруг пуч-