Изучение распадов B-мезонов в возбужденные состояния чармония в эксперименте LHCb

• Автор: Поляков, Иван Олегович
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Эксперимент ЬНСЬ

1.1 Большой адронный коллайдер

1.2 Условия набора данных

1.3 Детектор ЬНСЬ

1.4 Трековая система

1.4.1 Вершинный детектор

1.4.2 Трековые станции

1.5 Система детекторов колец Черенковского излучения

1.6 Калориметрическая система
1.7 Мюонная система
1.8 Математическое моделирование данных
1.9 Восстановление событий
1.9.1 Реконструкция треков
1.9.2 Реконструкция первичных вершин
1.9.3 Идентификация фотонов
1.9.4 Идентификация заряженных частиц
1.10 Триггерная система
2 Изучение распадов _В° —> Ха,2К*° и В ° ХаФ
2.1 Отбор сигнальных событий
2.2 Распады В0 —> Хс1,2К*°
2.2.1 Промежуточные резонансы
2.2.2 Сравнение результатов полученных с Хл~ и Хс
ограничениями
2.3 Распад В0 —> J/фK*
2.3.1 Промежуточные резонансы

2.4 Распад В°в -»ХсФ
2.4.1 Промежуточные резонансы
2.4.2 Сравнение результатов полученных с Хс~ и Хс2~ ограничениями
2.5 Распад В°8 —» J/'фф
2.5.1 Промежуточные резонансы
2.6 Отношения чисел сигнальных событий
2.7 Определение эффективностей восстановления распадов
2.7.1 Эффективности восстановления распадов _В°-мезона
2.7.2 Эффективности восстановления распадов .В^-мезона
2.8 Определение систематических погрешностей
2.8.1 Систематические погрешности в В°-канале
2.8.2 Систематические погрешности в В^-канале
2.9 Результат измерения отношений парциальных ширин
3 Изучение распадов Х(3872) —¥ ,ф(23)'у и Х(3872) —> .//ф'7
3.1 Отбор сигнальных событий
3.2 Мода распада Х(3872) —» J/'ф'y
3.3 Мода распада Х(3872) —> ^(25)
3.4 Определение эффективностей восстановления распадов
3.5 Определение систематических погрешностей
3.6 Результат измерения отношения парциальных ширин
Заключение
Благодарности
Литература

Введение
Программа поиска бозона Хиггса была с самого начала одной из главных на Большом адронном коллайдере (БАК) в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН, г. Женева). Экспериментальное подтверждение его существования [1, 2] является триуфом Стандартной модели (СМ). Однако, несмотря на поразительные успехи СМ в описании экспериментальных данных, ее нельзя считать окончательной [3]. Поэтому поиск физики вне СМ и точная проверка ее предсказаний являются главными направлениями исследований на Большом адронном коллайдере. Наиболее важная часть научной программы ускорителя БАК представлена четыремя экспериментами: CMS, ATLAS, ALICE и LHCb. Программы двух крупнейших экспериментов CMS и ATLAS содержат целый ряд направлений исследований: изучение свойств бозона Хиггса, поиск «новой физики» вне рамок СМ (в частности, поиск суперсимметричных частиц), изучение физики i-кварков и др. Основной целью эксперимента ALICE является изучение ион-ионных столкновений.
Эксперимент LHCb посвящен изучению свойств частиц, содержащих с- и 6-кварки. Ожидается, что в их распадах могут присутствовать эффекты «новой физики», как, например, вклад суперсимметричных частиц. Подобные эффекты могут приводить к существенным отклонениям от предсказаний СМ для параметров нарушения CP-симметрии или величин парциальных ширин редких распадов. Преимуществом эксперимента LHCb по сравнению с другими экспериментами является большое сечение рождения с- и Ь-кварков и возможность рождения всех возможных состояний, содержащих 6-кварк (В+-, В0-, В®-и Р+-мезонов, а также различных барионов, содержащих прелестный кварк).
Важную роль в изучении механизма нарушения CP-симметрии и наблюдении осцилляций в системе нейтральных Р-мезонов играют распады в двухчастичные состояния, содержащие чармониевый резонанс, как, например, В0 —» J/фКд и В % —» J/'фф [4]. Для улучшения точности измерений в данных

Рис. 2.2: Диаграммы Фейнмана (а-г) вершинных поправок и (д,е) спектаторных поправок в распадах В —> ХсК-
распады представляют особый интерес в виду перспектив изучения нарушения СР-симметрии.
Далее описывается измерение относительных парциальных ширин распадов В0 —» ХаК*°, В0 Хс2К*° и В0 —» ^фК*°, а также относительных парциальных ширин распадов В° —> ХсхФ и 5° —> J/'фф 1- Для анализа использовались данные, набранные в эксперименте ЬНСЬ при энергии протон-протонных столкновений в системе центра масс л/в = 7 ТэВ и соответствующие интегральной светимости 1 фб-1. Отношения парциальных ширин распадов вычислялись по следующим формулам:
В(В° Хс2К*0)
В(В° -В{В°
ХсхК*0)
► ХсхК*0)
КХс2К*° „ £ХС1К*° В(Хсх -> Щ'У)

еХс2АГ*° В(Хс

В(Б° -»• .7/0АГ*0) В(В° ->■ Хс10) В(В° -4 Щф)
КхлК*° х £.7/0 х
К,щк'° £хсК‘° В(Хс1 КсФ ч,

(2.4)
ЛО/00 " £хаФ Б(Хсх -> ^/'Ф'У) ’
где Аг означает количество событий, а £ — эффективность восстановления распада. Конечные продукты распадов имеют сходные между разными модами ки-
1 Зарядово-сопряженные распады подразумеваются включенными.