Содержание
Введение 4
1 Корреляционная фемтоскопия Л-гиперонов. 10
1.1 Корреляционная фемтоскопия тождественных частиц . 11
1.2 Параметризация..................................... 15
1.3 Выбор фонового распределения....................... 16
1.4 Угловые корреляции Л-гиперонов..................... 18
1.5 Мировые данные......................................20
2 Методика эксперимента 27
2.1 Эксперимент БЕЬЕХ (Е-781)...........................27
2.1.1 Гиперонный пучок ... 28
2.1.2 Пучковый спектрометр ... 30
2.1.3 Мишени ... 32
2.1.4 Вершинный Спектрометр ... 33
2.1.5 Ml Спектрометр ... 34
2.1.6 М2 Спектрометр ... 36
2.1.7 Кольцевой черенконский детектор RICH . ... 38
2.1.8 М3 Спектрометр ... 40
2.1.9 Триггер и система сбора данных ... 42
2.1.10 Электромагнитный калориметр ... 44
2.1.11 Набор данных во время сеанса ... 44
2.1.12 Фильтрация данных во время сеанса . . . . ... 45
2.2 Обработка данных эксперимента ЭЕЬЕХ ....................48
2.2.1 Программа УВК.....................................48
2.3 Пакет «ЬаСог»...........................................50
2.3.1 Процесс обработки данных........................50
2
2.3.2 Архитектура.....................................52
2.3.3 Анализ данных...................................55
2.3.4 Моделирование событий, содержащих пары Л-гиперонов.............................................об
2.3.5 Использование сетей GRID для обработки данных 58
3 Отбор событий 62
3.1 Отбор пар Л-гиперонов..................................62
3.1.1 Отбор событий, содержащих Л-гипсроны .... 63
3.1.2 Отбор Л-гиперонов, распавшихся в вершинном детекторе.............................................G6
3.1.3 Распределение Подолянского-Арментероса ... 67
3.2 Сравнение моделированных и экспериментальных данных ......................................................71
3.3 Методика выделения гиперонов...........................77
4 Корреляции пар Л-гиперонов. 79
4.1 Использование пар АЛ в качестве опорного распределения ....................................................79
4.2 Использование моделирования в качестве опорного распределения ...............................................81
4.3 Методика «вычитание фона»..............................81
4.4 Использование «двойного отношения».....................85
4.5 Результаты применения параметризации Гольдхабера
для корреляционных функций............................88
5 Заключение. 90
Список литературы
92
Введение
Актуальность темы
Изучение процесса адронизации кварков в настоящее время является актуальной проблемой, которой посвящено большое количество исследований в области физики высоких энергий. Она вызывает интерес в связи с поисками кварк-глюон ной плазмы, а также предоставляет важнейшие данные, необходимые для понимания и изучения фундаментальных взаимодействий в рамках квантовой хромодинамики (КХД).
Одним из эффективных инструментов, позволяющим исследовать пространственно-временные характеристики области генерации адронов и параметры адрон-адронного рассеяния, является корреляционная фемтоскопия. Впервые метод двухчастичной интерферометрии применили в 19о0-х годах, когда Р. Ханбари Браун и Р.Твисс предложили для определения размеров звезд изучать корреляциии иненсивности счета двойных совпадений фотонов в зависимости от расстояния между детекторами. Метод широко известен иод аббревиатурой (НВТ) от первых букв фамилий авторов, часто эту аб-бривиатуру применяют и к корреляционной фемтоскопии в физике элементарных частиц. В 1900 году Г. Гольдхабер, С. Гольдхабер, В. Ли и А. Пайс изучали угловые корреляции тождественных пионов в рр-аннигиляции. В эксперименте наблюдалось усиление выхода одноименно заряженных пионных пар при малых относительных импульсах (СвЬ? - эффект). Такие корреляции были объяснены квантово-статистическими свойствами образующихся объектов: тождественные бозоны, подчиняясь статистике Бозе-Эйнштейна, с большей вероятностью рождаются с близкими импульсами, ферми-
4
оиы, согласно статистике Ферми-Дирака - с меньшей. Было показано, что такое коррелированное поведение тождественных частиц можно использовать для изучения свойств области их образования. В случае нетождественных частиц возникают корреляции с малым относительным импульсом, обусловленные сильным и кулоновским взаимодействием в конечном состоянии, которые также содержат подобную информацию.
Таким образом, корреляционная фемтоскопия является эффективным инструментом, дающим ключ к исследованию пространственно-временных характеристик области генерации адронов, изучению взаимодействия в конечном состоянии и других параметров адрон-адронного рассеяния.
Хотя изучение корреляций тождественных частиц ведется уже более 40 лег, до недавнего времени исследования, в основном, ограничивались пионными системами. Корреляционная фемтосокпия странных частиц находится в стадии становления. Данные по корреляциям А-гипероиов с малым относительным импульсом достаточно скудны и исчерпываются результатами, полученными в экспериментах: ALEPH, DELPHI, OPAL в е+е- аннигиляции на ускорителе LEP, NA49 во взаимодействиях ионов свинца и EXCHARM в невзаимодействиях. Таким образом является актуальным проведение изучения корреляций А-гиперонов для получения новых экспериментальных данных. Кроме того, взаимодействия в конечном состоянии недостаточно хорошо изучены в связи со сложностью разделения эффекта квантово-статистических корреляций с эффектом взаимодействий в конечном состояннии, поэтому данные исследования могут стать хорошим материалом для теоретической работы.
Уникальная статистика эксперимента SELEX, проведенного на
5
гиперонном пучке с энергией 600 GeV ускорителя Тэватрон (США, Лаборатория им. Ферми), позволяет впервые исследовать корреляции А-гиперонов, рожденных во взаимодействии гиперонов с ядрами углерода, а также получить самую большую в мире статистику пар Л-гиперонов.
Цель работы
Целью работы являлось изузучение парных корреляций с малым относительным импульсом А-гиперонов и Ä-гиперонов, образованных во взаимодействии адронов с энергией 600 ГэВ с ядрами углерода в реакциях:
£ -\- С —у АЛ -ь -V
£ -Ь О —у АЛ + X . £“ + С —» ÄÄ + JV
Работа основана на данных эксперимента SELEX, проведенного на Тэватроне (лаборатории им. Ферми, США).
Научная новизна и значимость работы
1. Впервые на гиперонном пучке были исследованы корреляционные функции пар тождественных Л-гипероиов. Наблюдаются деструктивные корреляции в области малых относительных четырехимпульсов пар Л-гиперонов. В рамках параметризации Гольдхабера измерены характеристики области рождения А-гиперонов.
2. Объем данных эксперимента SELEX, насчитывающий 10° триггерных событий, позволил отобрать около 20 тысяч пар А-гиперонов. что значительно превышает статистику ранее проводимых исследований по корреляциям пар А-гиперонов.
6
3. Разработано программное обеспечение для физического анализа данных. Пакет создан для использования в сетях GRID и ориентирован на легкость переносимости, расширяемость и повторное использование частей.
Автор защищает
1. Разработку пакета программ для физического анализа данных «LaCor», который применялся для обработки экспериментальных и моделированных данных.
2. Результаты отбора событий, содержащих пары Л-гиперонов. Анализ полученных одно- и двухчастичных спектров Л-гиперонов.
3. Результаты моделирования событий, содержащих пары Л-гиперонов, с помощью пакетов PYTHIA и GEANT: согласие кинематических характеристик моделированных событий с экс-пери ментал ьн ы м и.
4. Результаты анализа корреляционных функций для пар Л-гиперонов.
Практическая ценность работы
Данная работа является частью программы исследования корреляций с малым относительным импульсом на установке SELEX. Помимо пар Л-гиперонов программа включает также исследование пар ЛЛ-гиперонов и пар АЛ. Эксперимент SELEX позволил получить самую большую в мире статистику парЛЛ; анализ их корреляционных функций является значительным дополнением немногочисленных мировых данных по корреляциям Л-гиперонов и способствует
развитию метода корреляционной фемтоскопии в целом. Полученные результаты позволяют проводить проверку теоретических моделей интерференционных корреляций относительно вклада сильного взаимодействия в конечном состоянии и формы потенциала взаимодействия.
Разработанный на C-f + (с использованием библиотек ROOT) пакет для физического анализа данных «LaCor», обеспечивает гибкую организацию рабочей среды физического анализа, оптимизирован для работы в сетях GRID и имеет модульную структуру. Это делает пакет достаточно универсальным, чтобы использовать его не только для анализа данных эксперимента SELEX, но и в других экспериментах. На базе пакета был разработан уникальный лабораторный практикум по адронной спектроскопии.
Для обработки данных и проведения моделирования активно использовались сети GRID, которые являются новой, еще развивающейся технологией. Некоторые особенности сети, которые были выявлены совместно с администрацией виртуальной организации PHOTON, могут помочь в дальнейшем совершенствовании технологии.
Достоверность полученных результатов
Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов обработки и анализа экспериментальной информации. Результаты компьютерного моделирования были тщательно проверены с использованием экспериментальных данных установки SELEX. При получении спектров был проведен учет вклада фоновых событий (Л'°-мсзонов). Устойчивость эффекта проверялась при варьировании критериев отбора и параметров фита. Для
8
- Київ+380960830922