Прецизионное измерение параметров ω-мезона с детектором КМД-2

• Автор: Анашкин, Эдуард Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Содержание
1 Введение
2 Ускорительно-накопительный комплекс
ВЭПП-2М и детектор КМД
2.1 ВЭПП-2М
2.2 Детектор КМД
2.3 Оцифровывающая электроника
2.4 Программное обеспечение детектора
3 Z-кaмepa
3.1 Основные требования к Z-кaмepe
3.2 Характеристики Z-кaмepы
3.3 Z-кaмepa в триггере КМД
3.4 Реконструкция продольной координаты
3.5 Использование 2-ка,меры в обработке событий
4 Описание эксперимента
4.1 Набор экспериментальной статистики
4.2 Измерение интеграла светимости
4.3 Основные характеристики детектора в сезонах 1994-1995 годов
5 Калибровка энергии пучков ВЭПП-2М
5.1 Разброс энергии частиц в пучке
5.2 Определение энергии по трековой системе КМД
5.3 Оценка возможной ошибки в массе д-мезона
6 Определение параметров д-мезона
6.1 Отбор событий
6.2 Сравнение с моделированием

6.3 Оценка фона и его подавление
6.4 Определение числа событий
6.5 Определение эффективностей
6.6 Радиационные поправки
6.7 Поправки на разброс энергии частиц в пучке
6.8 Подгонка данных и определение параметров резонанса
6.9 Анализ систематических ошибок
6.10 Проверка устойчивости результата
7 Обсуждение результатов
7.1 Сравнение с результатами предыдущих экспериментов
8 Заключение
А Кинематическая реконструкция событий без использования Дрейфовой камеры
Литература

Глава 1 Введение
Одной из основных задан современной физики элементарных частиц является проверка Стандартной Модели (СМ), которая подтверждается всей совокупностью экспериментов во всей доступной области энергий.
Одним из очень эффективных тестов СМ является эксперимент по прецизионному измерению аномального магнитного момента (g-2) мюона и сравнение результатов с теоретическим расчетом в рамках СМ [1]. Ожидаемая точность измерения (g-2) в эксперименте Е821 [2] в БНЛ столь высока, что чувствительность к новым фундаментальным физическим явлениям, не описываемых СМ, сопоставима с измерениями на самых современных суперколлайдерах. Однако, правильная интерпретация результатов невозможна без знания вклада адронной поляризации вакуума в величину (g-2) с сопоставимой точностью. В области низких энергий этот вклад не может быть сосчитан с требуемой точностью и должен быть определен по экспериментально измеренным адронным сечениям.
Эксперимент Е821 начал набор статистики в 1997 году, и в ближайшее время измерение (g-2) будет завершено с ожидаемой точностью порядка 0.35 ppm, что соответствует относительной точности вычислении вклада процессов е+е~ —► адроны в (g-2) мюона 0.5%. Около 5.5% вклада адронных сечений в величину (g-2) дает процесс е+е_ —> 7г+7г-7г° в области w-мезона, что составляет примерно 3.3 ppm от величины (g-2) [3,4]. На данный момент относительная ошибка измерения лептонной ширины ш-мезона Ге+е~, определяющей сечение процесса е+е~" —I ш —> тг+тг~п°, составляет примерно 3% [5], что в несколько раз больше, чем требуемая относительная точность (0.5%).
Для изучения структуры векторных мезонов /?, ш, ф и их распадов важную роль играют эксперименты, проводимые на встречных электрон-позитронных пучках, дающие наиболее точную информацию о параметрах векторных мезонов. Одной из таких установок является накопитель ВЭПП-2М [6], имеющий рекордную светимость в области

2. Ультрафиолетовое излучение. При столкновении дрейфующих электронов с атомами аргона, последние переходят в возбужденное состояние, после чего излучают фотоны в ультрафиолетовом спектре. Фотоэмиссия новых электронов с металлических электродов камеры приводит к неконтролируемому расширению лавины. Это преодолевается введением в газовую смесь органических добавок, поглощающих фотоны. Добавки улучшают локализацию лавины, хотя и не избавляют полностью от этой проблемы. Более того, ультрафиолетовое излучение разваливает молекулы органических добавок на радикалы, оседающие на проволочках и приводящие к старению камеры.
Перечисленные недостатки аргоновых смесей стимулировали поиск новых, более подходящих для нашего случая газов. Идеальным был бы газ, сочетающий достоинства аргоновых смесей с более высокой скоростью дрейфа и отсутствием ультрафиолетового излучения. Таким газом оказался фреон-14 (СР4). Фреон-14 практически не взаимодействует с обычными конструкционными материалами, негорюч и удобен в эксплуатации. Скорость дрейфа электронов в СДі достигает 12 - 15см/мкс т.е. в 2 - 2.5 раза больше, чем в аргоне. В отличие от других фреонов, электроотрицательность фреона-14 очень слабая и не приводит к заметному поглощению электронов на длине дрейфового пути порядка 1.5 мм.
Основным недостатком СР4 следует считать его плохие гасящие свойства. Чистый фреон-14, как и чистый аргон, практически непригоден в качестве рабочего газа. Для улучшения гасящих свойств необходимо добавлять в смесь органические газы. Были опробованы смеси СР4 + н-пентан и СД4 + изобутан. Обе смеси продемонстрировали работоспособность, но окончательный выбор был сделан в пользу изобутана в связи с тем, что н-пентан при нормальных условиях является жидкостью и его труднее смешивать с фреоном в контролируемых пропорциях.
Схематическое устройство газовой системы Z-кaмepы показано на Рис. 3.6. Камера продувается смесью СР4 — іС4Н40 в соотношении 80:20. Скорость продувки составляет примерно один объем камеры (0.025 м3) в сутки.
3.1.5 Электроника
Электроника г-камеры состоит из двух независимых трактов - анодного и катодного. Блок-схемы обоих трактов показаны на Рис. 3.7.
Сигнал с анодного сектора через разделительную высоковольтную емкость попадает на вход предусилителя. Усиленный парафазный сигнал по витой паре передается в плату