Экспериментальное исследование адронных распадов Z0 на установке DELPHI на ускорителе LEP CERN и поиск закономерностей в образовании частиц в процессах е + е--ангиниляций и в адронных взаимодействиях

• Автор: Уваров, Владимир Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.23
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Протвино
• Количество страниц: 228 с. : ил.

Содержание диссертации
Введение
Глава 1. Эксперимент ОЕЬРШ на ускорителе ЬЕР
1.1 Трековые детекторы
1.2 Идентификация заряженных адронов
1.3 Электромагнитные и адронный калориметры
1.4 Идентификация электронов, фотонов и мюонов
1.5 Триггер
1.6 Системы сбора данных и реконструкции событий
1.7 Моделирование эксперимента
Глава 2. Множественности заряженных частиц при адронных распадах Z0-бoзoнa
2.1 Основные характеристики распределений по множественности заряженных частиц при адронных распадах Z0 и их сравнение с другими данными
2.2 Распределения по множественности заряженных частиц в разных
интервалах быстрот и при фиксированном числе струй при адронных распадах Z0
2.3 Сравнительный анализ ширины распределений по быстроте, сред-
них множественностей заряженных частиц и их зависимостей от энергии в процессах е+е_-аннигиляции и р±р-столкновениях
Глава 3. Распределения событий по коллективным переменным и угловые распределения в трехструйных событиях при адронных распадах г°-бозона
3.1 Распределения событий по коллективным переменным при адрон-
ных распадах Z0 и их сравнение с другими с+е~ данными при меньших энергиях
3.2 Угловые распределения в трехструйных событиях при адронных
распадах Z0
Глава 4. Образование резонансов при адронных распадах г°-бозона и экспериментальные закономерности в выходах частиц в процессах е+е~-аннигиляции
4.1 Методика определения сечений образования резонансов
4.2 Инклюзивное образование р°(770)-, /о(980)- и /2(1270)-мезонов при
адронных распадах Z0
4.3 Инклюзивное образование странных К*±(892)-, К*°(892)- и КМЗО)-
мезонов и ф( 1020)-мезона со скрытой странностью при адронных распадах Z0

4.3.1 Инклюзивное образование К*±(892)-мезона
4.3.2 Инклюзивное образование К*°(892)- и 1020)-мезонов
4.3.3 Инклюзивное образование К2°(1430)-мезона
4.4 Матрицы спиновой плотности р°(770)-, К*°(892)~ и ф( 1020)—
мезонов при адронных распадах Z0
4.5 Инклюзивное образование Д++(1232)-изобары при адронных распадах Z0
4.6 Экспериментальные закономерности в выходах частиц в процессах е+е_-аннигиляции
Глава 5. Гипотеза локальной партон-адронной дуальности, когерентность мягких глюонов и экспериментальные импульсные спектры частиц
5.1 О систематике в свойствах струй, реконструированных алгоритмами выделения струй
5.2 Импульсные спектры частиц в процессах е+е_-аннигиляции в свете гипотезы локальной партон-адронной дуальности и когерентности мягких глюонов
5.2.1 Форма -распределения
5.2.2 Энергетическая зависимость положения максимума
5.2.3 Зависимость положения максимума от массы
5.2.4 -спектры и предсказания модифицированного приближения главных логарифмов
Заключение
Список литературы
Приложение

Введение
Несмотря на несомненные достижения в квантовой хромодинамике (КХД) — общепризнанной теории сильных взаимодействий, она все еще не в состоянии описать “мягкие” процессы фрагментации (или адронизации) цветных партонов (кварков и глюонов) в наблюдаемые бесцветные адроны. В попытках понять эти процессы в последние десятилетия проведены многочисленные эксперименты, в которых инклюзивное образование частиц исследовалось в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях в широком диапазоне энергий. При отсутствии фундаментальной теории задача этих экспериментов состояла в установлении эмпирических закономерностей в образовании частиц, которые позволили бы создать и отъюстировать феноменологические модели процессов адронизации, постоянно развиваемые по мере накопления новых экспериментальных данных.
Совершенствование таких феноменологических моделей важно не только с теоретической точки зрения, как этап на пути создания фундаментальной теории адронизации, но и практически. Современные экспериментальные установки в физике высоких энергий, особенно на действующих или создаваемых ускорителях на встречных пучках, состоят из многочисленных сложных детекторов и характеризуются отнюдь не идеальными аксептансом и эффективностями в регистрации частиц. Достаточно, например, упомянуть о “мертвых зонах” вдоль направления сталкивающихся пучков на коллайдерах. Поэтому восстановление сечений и тех или иных распределений из полученных “сырых” экспериментальных данных возможно только путем их корректировки с помощью сложнейших компьютерных программ моделирования установок. От качества этих программ, включающих в себя те или иные феноменологические модели, описывающие процессы образования частиц в конечных состояниях в исследуемых реакциях, от их способности как можно более детального воспроизводства данных зависит степень достоверности полученных поправленных данных.
К концу восьмидесятых годов большинство экспериментов по изучению инклюзивного образования частиц было проведено на ускорителях протонов. Широкий диапазон энергий в системе центра инерции (с.ц.и.), от нескольких ГэВ до сотен ГэВ в р±р-реакциях, эксперименты в пучках различных частиц, тоже в достаточно широком диапазоне энергий, позволили накопить обширный материал о механизмах и динамике образования частиц в адронных реакциях, выявить роль валентных кварков сталкивающихся частиц в этих процессах. Некоторые из результатов таких исследований в К+р- и 7г+р-экспериментах, проведенных с участием автора, будут фрагментарно затронуты и в настоящей диссертации.
Разработанные для описания адронных реакций феноменологические кварк-партонные модели позволили воспроизвести многие закономерности как в выходах частиц, так и в их инклюзивных распределениях (см., например, [1]-[6] и приведенные там ссылки). Использование для интерпретации экспериментальных данных разработанного Фейнманом партонного подхода [7] позволило существенно продвинуться, по крайней мере, в качественном объяснении многих зако-

нейтральные “треки”. Ассоциированные с треками отсчеты в мюонных камерах использовались для идентификации мюонов, а параметры экстраполированных в RICH треков — для определения черенковских углов. С учетом информации, полученной со всех детекторов, проводилась окончательная глобальная реконструкция треков. После определенных отборок, зависящих от целей физического анализа, реконструированное событие записывалось на ленту суммарных результатов (DST). Обычно на DST попадало около 40% реконструированных событий. На этой стадии средний размер записанного адронного события составлял 60 килобайт.
Полная DST содержит детальную информацию, позволяющую проводить дополнительный анализ и реконструкцию треков, которые не были выполнены стандартной процедурой. Это, прежде всего:
- реконструкция треков частиц, распадающихся до ТРС (таких, как V0,
Е* и 0±) или взаимодействующих с веществом детекторов до ТРС;
- новая реконструкция треков с использованием измененных установочных констант, поправок на искажения, оценок ошибок;
- новая идентификация электронов, мюонов и заряженных адронов с использованием модифицированных алгоритмов идентификации или с измененными константами.
В результате дополнительного анализа и реконструкции треков, как правило, улучшается качество реальных данных без повторной глобальной реконструкции на основе первоначально записанных с детекторов данных, а также подгоняются эффективность, чистота и точность смоделированных событий к эффективности, чистоте и точности реальных событий, что очень важно для дальнейшей процедуры корректировки данных и получения физических результатов. Для физического анализа в большинстве случаев используются сокращенные версии DST: shortDST и miniDST — средний размер адронных событий на которых составляет 20 килобайт и 6 килобайт, соответственно.
Раздел 1.7. Моделирование эксперимента
Моделирование эксперимента осуществлялось компьютерной программой Delsim [62], состоящей из следующих компонентов:
- модели генерирования первичных физических процессов — в большинстве случаев это Jetset [49], Herwig [73] и Ariadne [106] для генерирования процессов е+е~ —> qq; Dymu3 [107] для процессов е+е_ —> д+д-; Babamc [108] для процессов е+е~ —> е+е_; Koralz [109] для процессов е+е~ —¥ т+т_;