Математическое моделирование экспериментов "μe-универсальность" и "фамилон" методом Монте-Карло

• Автор: Карасев, Евгений Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Стерлитамак
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Особенности математического моделирования эксперимен

тов в физике элементарных частиц методом МонтеКарло

1.1. Основы метода МонтеКарло.

1.2. Программа .

1.3. Структура вычислений. Моделирование физического процесса 1.4. Графическое представление данных моделирования.

2 Физика редких и экзотических распадов 7Г и р мезонов

2.1. Распад мюона.

2.2.реуниверсальность в распаде пиона.

2.3. Безнейтринный распад мюона .

3 Математическое моделирование эксперимента по исследованию реуниверсальности в распаде пиона
3.1. Экспериментальная постановка.
3.2. Задачи моделирования.
3.3. Моделирование установки.
3.4. Идентификация мюонного трека
3.5. Выводы.
4 Математическое моделирование эксперимента по исследо
ванию безнейтриниого распада мюона на электрон и без
массовый голдстоуновский бозон фамилон
4.1.Экспериментальная постановка.
4.2. Анализ высокоэнергетичной части спектра позитронов х
ераспада.
4.3. Моделирование установки.
4.4. Вычисление эффективности регистрации позитронов ер, в
4.5.Оценка точности измерения импульсов
4.6. Выводы.
Заключение
Приложение А. Моделирование физического процесса
Литература


Метод основан на регистрации высокоэнергичных электронов от распада мюона широкоапертурным магнитным /3 -спектрометром. При финансовой поддержке подпрограммы "Фундаментальная ядерная физика"(проект 5-) и РФФИ (гранты 0-а, 8-6) аппаратура ПИЯФ использовалась в эксперименте ПИЯФ-ОИЯИ, выполненном на интенсивном пучке поверхностных мюонов фазотрона ЛЯП ОИЯИ по исследованию конверсии мюония в антимюоний [2]. Пд/д/ < 4. С/ (%СХ). Получено ограничение снизу на массу дважды заряженного хиггсовского бозона #++, ответственного за процесс конверсии А/ —> М : М//++ > 0 ГэВ/с2 [3]. В программу исследований включены три проекта: дальнейшие исследования конверсии мюония в аптимюоний (эксперимент МАКС); исследование вероятности редких распадов пионов 7г —> eis, 7г —» eis7 (эксперимент /іє-УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ); поиск экзотического безнейтринного распада мюона (эксперимент ФАМИ-JTOH). В программе исследований участвуют ведущие ядсрпо-физические институты и высшие государственные учебные институты России (ПИ-ЯФ РАН, Гатчина; ОИЯИ, Дубна; ГНЦ ИТЭФ, РНЦ КИ, ИПМ, Москва; СПбГТУ, Санкт-Петербург; МФТИ, Москва; СГПИ, Стерлитамак). В ПИЯФ и ОИЯИ проведена модернизация магнитного спектрометра, изготовлены новые пропорциональные камеры с координатным съемом информации, разработана и изготовлена новая система считывания информации с пропорциональных камер и программное обеспечение. В ИТЭФ и СГПИ созданы программы моделирования экспериментов методом Монте-Карло и программа off-line обработки экспериментального материала. В го/іу Международный программный комитет по ядерной физике в ОИЯИ принял к постановке на пучке мюонов фазотрона ЛЯП ОИЯИ эксперимент ФАМИЛОН и выделил ускорительное время для проведения тестовых и физических экспериментов. Исследования проводятся в рамках целевой научно-технической Программы России "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения", подпрограмма "Фундаментальная ядерная физика" проект "Физика редких процессов" (Гос. Y* . Программы Президиума РАН "Нейтринная физика"(Гос. П-0С/8-8/-2 от 1 апреля г. Проекта РФФИ (проект 3-а) и Программы поддержки ведущих научных школ России (проект НШ-. Планирование любого эксперимента в настоящее время начинается с его детального математического моделирования. Для моделирования установок в этой области в институте CERN (Швейцария) разработан специализированный пакет прикладного программного обеспечения GEANT, который в настоящее время является общепризнанным инструментом для разработки и конструирования самых сложных современных детекторов. Одним из преимуществ пакета GEANT является то, что его сопровождение, модернизация и адаптация к различным операционным системам ЭВМ координируется международной группой физиков и математиков. В данной работе, при моделировании установки ФАМИЛОН использовалась версия 3. Разработка расчетного метода идентификации коротких мюооных треков в объеме дрейфовой камеры. Математическое моделирование эксперимента "ФАМИЛОН", оптимизация расположения отдельных элементов установки для достижения энергетическое разрешения магнитного спектрометра на уровне -3, расчет эффективности регистрации позитронов, оценка влияния вещества на пути позитронов на точность и эффективность. Научная новизна и практическая ценность работы. Смоделирована экспериментальная установка по исследованию /ле-универсальности в распаде пиона на основе дрейфового детектора высокого давления в качестве активной мишени. Разработан новый метод идентификации коротких мюонных треков при цепочке распадов 7г -» ц —> е. Получена нижняя оценка экспериментальной погрешности величины отношения вероятностей двух каналов распада пиона (тх —> еи и 7г —> /2и) экспериментальной установки. Построена модель экспериментальной установки "ФАМИЛОН"по поиску без нейтринного распада мюона с использованием дБЛ-техники. Получены физические параметры установки "ФАМИЛОН", а именно: размеры пропорциональных камер, их взаимное расположение, величина требуемого магнитного поля.