Измерение сечения процесса e+e-→π+π-π0π0 в области энергии ниже 1 ГэВ с детектором СНД

• Автор: Харламов, Алексей Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Ускорительный комплекс ВЭПП-2М
Глава 2. Детектор СНД
2.1. Калориметр
2.2. Система дрейфовых камер
2.3. Мюонная система
2.4. Эксперименты с детектором СНД
Глава 3. Изучение процесса е+е" ->-п+кк0к0 в области энергий 2Е<1 ГэВ
3.1. Аппаратный и предварительный отбор событий
3.2. Кинематическая реконструкция, основной отбор событий
3.3. Процедура вычитания фона
3.4. Описание техники Ядерных оценок
3.5. Эффективность регистрации
3.6. Аппроксимация сечения
3.7. Систематические неопределенности
3.8. Обсуждение результатов
Глава 4. Моделирование отклика дрейфовой камеры СНД
4.1. Детектор СНД и его трековая система
4.2. Флуктуации первичной ионизации
4.3. Дрейф и диффузия ионизации
4.4. Развитие сигнала
Глава 5. Калибровка дрейфовой камеры детектора СНД
5.1. Определение расстояния по времени дрейфа
5.2. Описание алгоритма калибровки
5.3. Координатное и угловое разрешения
Заключение
Литература

Введение
Предсказания Стандартной модели для аномального магнитного момента мюона ограничиваются сегодня точностью вычисления вклада поляризации вакуума адронами в пропагатор фотона. Поляризацию вакуума адронами условно разделяют на «низкоэнергетическую» и «высокоэнергетическую» часть. «Высокоэнергетическую» часть вычисляют с помощью пертурбативных методов квантовой хромодинамики [1], и эти вычисления хорошо согласуются с экспериментом. К «низкоэнергетической» части обычно относят диапазон энергии < 2 ГэВ и в данной области поляризацию вакуума адронами вычисляют с помощью дисперсионных соотношений, интегрируя
экспериментально измеренные зависимости сечения аннигиляции в адроны от
энергии.
На данный момент имеется расхождение предсказаний Стандартной модели для аномального магнитного момента мюона с прямым измерением на уровне достоверности в три стандартных отклонения [1], что является указанием на существование Новой физики. Для проверки значимости расхождения и определения параметров моделей Новой физики требуется улучшить точность расчета аномального магнитного момента в Стандартной модели или улучшить точность прямого измерения. Наибольшую неопределенность ~70% в вычисление поляризации вакуума вносит неопределенность измерения сечения процесса е+е" —+к+к, процесс е+е" —»7Г+тГ тЛс0 дает вклад в ошибку вычисления -15%, оставшиеся 15% вносят сечения других процессов из диапазона до 2 ГэВ. За последние годы достигнут значительный прогресс в измерении сечения е+е' —>к+к, в 2009 году свои результаты представили ВАВАВ. и КЬОЕ, оба измерения сделаны с помощью метода радиационного возврата [2] и имеют существенно лучшую точность по сравнению с предыдущими измерениями. Точность вычисления магнитного момента мюона после публикации этих измерений, все же не изменилась и

осталась на уровне 2007 года [1], но теперь она определяется
систематическим расхождением между ВАВАВ. и КЬОЕ. После устранения этого расхождения наибольший вклад в ошибку вычисления поляризации вакуума будет вносить процесс е+е' —>п+ж~ж°п°, изучению которого и посвящена настоящая диссертация.
Попытки применить спектральные функции распада т-лептона в адроны для вычисления поляризации вакуума с помощью гипотезы сохранения векторного тока (СУС) привели к обнаружению нарушения данной гипотезы [1]. Например, отличие вероятности распада т-лептона в от
соответствующего предсказания с помощью СУС и сечения е+е" —>к+л составляет 3.6% на уровне достоверности 4.5о, что вдвое превышает уже примененную йзбспин-нарушающую поправку. Некоторое отклонение от предсказаний СУС наблюдается и в канале 3тог0, который является изотопическим партнером процессу е+е" —>7тЧ7г"тс07г°, разница составляет (0.91±0.25)% и соответствует 20% относительному отклонению. Для других каналов, в том числе и е+е‘ -^■л+11л+п, различие между предсказанием СУС и экспериментом не значимо.
В России только в ИЯФ СО РАН (Новосибирск) проводятся эксперименты на встречных е+е' пучках. В мире имеется несколько центров, где проводятся подобные эксперименты, но ни один из них не покрывает диапазона энергий 2Е < 2 ГэВ. Измерения в данном диапазоне проводились в эксперименте ВАВАЯ (США, Стэнфорд) на В-фабрике РЕР-2(энергия 10.58 ГэВ Т(48)-резонанс), где силами «Новосибирской» группы был развит метод радиационного возврата [3]. К сожалению, точность измерений в диапазоне 2Е < 2 ГэВ оказалась недостаточной и не были измерены все необходимые сечения. Например, доминирующее сечение е+е’ —>ж+кк°п0 ВАВАК так и не опубликовал. Подобная американской В-фабрика (КЕКВ) находится в Японии (Тсукуба) и имеет большую светимость [4]. К сожалению, измерения сечений методом радиационного возврата при энергии 2Е < 2 ГэВ там не производятся.

фиксировалась по моделированию с помощью метода Ядерных оценок [28], подробное описание этой техники дано в следующем разделе. Аппроксимация проводилась методом «небинированной» функции максимального правдоподобия [29]. В функцию правдоподобия был также включен член ^хр-Кьз^ОГехр), учитывающий флуктуации числа наблюдаемых событий согласно распределению Пуассона [29]. Минимизировалось следующее выражение:
-1о%(цмс,мф))=-|>8(ад*,))+1о8(л^/И*,.))]+К~ ДЛо8(лд+ыР-т0%{иг),

где 1ЧР - число событий фона, Ис - сигнала, N - полное число событий, Цх), Гр(х) - функции распределения по соответствующим параметрам для сигнала и фона.
Для вычитания событий процесса цу использовалось распределение по массе отдачи фотона, не включенного в л° при реконструкции к к к у. События такого фона группируются в районе массы ц-мезона (см. рис. 3.10).
Таким образом, производилась аппроксимация 2-х мерного распределения по параметрам Н-МаНзх и Му суммой 3-х распределений: сигнала л+л'л°л° и двух фонов - л+л"л°у и цу.
Рис. 3.9. Распределение по параметру Н-Майтх. Точки с ошибками -экспериментальные данные, заштрихованная гистограмма - события моделирования фона л+л'л°, линия - аппроксимирующая кривая. Рисунок слева соответствует энергии в с.ц.м. 970 МэВ, справа - 782 МэВ. пэН - число событий сигнала, пЬН - число событий фона п+п л° , пЕН - число событий фона цу.