Моему любимому сыну Вите.
Оглавление
Оглавление 3
Введение 5
1 Феноменология t'p-рассеяния 8
1.1 Стандартная модель................................................. 8
1.2 Квантовая Хромодинамика............................................ 8
1.3 Кинематика ер-рассеяния . . . О
1.4 Структура протона................................................. 10
1.5 Кварк-партоиная модель............................................ 11
1.6 Теорема факторизации и уравнение эволюции......................... 13
1.7 Фоторождение...................................................... 13
1.8 Структура фотона.................................................. 14
1.9 Процесс адроиизации............................................... 14
1.10 Термодинамический подход в описании спектров частиц.............. 15
1.11 Феноменологический подход в описании спектров частиц............. 17
1.12 Монте Карло моделирование........................................ 18
1.13 Эффекты Бозе-Эйнштейна корреляций................................ 21
2 Эксперимент Н1 на коллайдере HERA 23
2.1 Коллайдер HERA.................................................... 23
2.2 Детектор Н1....................................................... 25
2.2.1 Центральная трековая система.............................. 27
2.2.2 Калориметры............................................... 29
2.2.3 Система измерения светимости и иозитронный таггер .... 30
2.2.4 Триггерная система........................................ 32
3
Оглавление
4
2.2.5 Идентификации частиц с помощью энергетических потерь
йЕ/ах....................................................... 34
3 Отбор р(770)и, /<’’(892) и <£(1020)-мезонов 38
3.1 Отбор событий..................................................... 38
3.2 Мойте Карло моделирование и независимые триггера.................. 39
3.3 Кинематическая область измерений сечения щокдения мезонов ... 41
3.4 Изучение свойств триггера......................................... 41
3.4.1 Разложение триггерной эффективности по независимым параметрам......................................................... 44
3.4.2 Триггерный аксептснс а;$.................................... 45
3.4.3 Триггерная эффективность сьп9............................... 45
3.5 Метод определения эффективности г/ЕД/д; идентификация частиц . 52
3.6 Реконструкция уо(770)°, К’(892) и 4>(1020)-мозонов................ 59
4 Измерение сечений /?(770)°, /<*(892) и <р(1020)-мезонов 75
4.1 Измерение сечений /Д К*(892) и <р(1020)-мезонов................... 75
4.2 Изучение систематических ошибок................................... 76
4.3 Обсуждение результатов............................................ 77
Заключение 83
Благодарности 85
Список иллюстраций 86
Список таблиц 95
Список литературы
98
Введение
Столкновение частиц с высокими энергиями приводит к рождению большого количества адронов и дает возможность изучать процесс адронизации, в котором кварки и глюоны объединяются в бесцветные адроны. Так как большинство адронов рождаются с малыми поперечными импульсами, нертубативная Квантовая Хромодинамика не применима для описания процесса адронизации. Наиболее успешные феноменологические модели, описывающие процесс адронизации, - струпная |7| и кластерная |8) модели, параметры которых необходимо подбирать для соответствия экспериментальных измерений.
Рождение долгоживущих адронов и резонансов при высоких энергиях было детально изучено в элсктрон-позитронных столкновениях (е1 е") на ускорителе Г.ЕР, используя распады £°-бо:юнов |9|. Было замечено искажение и сдвиг гг область меньших масс формы массового спектра р(770)°-резонанса [10]. Это явление оказалось возможным практически полностью описать с помощью эффектов Бозе-Эйнштейна корреляций (БЭК).
Измерения при высоких энергиях в адрон-адронных столкновениях в большинстве случаев ограничены долгоживущими адронами и частицами с тяжелыми кварками. Недавно рождение р(770)°, Л"‘(892)° и <£(1020) адронных резонансов было измерено в соударениях тяжелых ионов и протон-протонных (рр) столкновениях на коллайдере 11Н1С (11—14|. Как и в е+е--соударсниях было обнаружено уменьшение массы р(770)п-мезопа, причем она медленно увеличивалась при увеличении поперечного импульса и уменьшалась с увеличение множественности треков в событии. Объяснениями этого явления могут быть как интерференция с 7г+7г~ комбиггаторпьгм фоггом, так и искажение фазового объема из-за повторного рассеяния пионов из распада р(770)°-мезона, а также эффекты БЭК и кварк-глгоогшая плазма.
Интересным в этом случае является изучение рождения р(770)°, /<‘’'(892)°
5
Введение
G
и <£(1020)-мезоиов на электрон-протон ном (ер) коллайдере HERA, который позволяет изучать рождение частиц в квази-реальных фотон-протонных (7p) соударениях, где ядерная плотность намного меньше, чем на RHIC. Эти измерения особенно актуальны, так как энергия столкновений в 7p реакциях на IIERA приблизительно такая же, как и энергия центра масс сталкивающихся ядер на RIIIC.
В этой диссертации описывается измерение инклюзивного недифракциоиного сечения фиторождення р(770)°, Л"* (892)° и <£>(102())-мезоыов на лептон-нротонном коллайдере HERA в эксперименте Ш. Эти измерения были выполнены, используя данные, полученные на детекторе Н1 в 2000 году при столкновении позитронов с энергией 27.С ГэВ с протоками с энергией 920 ГэВ при энергии центра масс в ер-систсме 319 ГэВ или в ту>-с истоме (И7) = 210 ГэВ. Эти данные соответствуют интегральной светимости £ = 36.5 пб-1. Дифференциальное сечение рождения мезонов было изучено как функция поперечного импульса и быстроты и проведено сравнение с моделями, описывающими рождение адронов.
На защиту выносятся следующие результаты:
1. Первое измерение инклюзивного недифракциоиного сечения рождения р(770)°, /<’*(892)° и </>(102())-мезонов на ускорителе HERA. Сравнение полученных результатов с данными с ускорителя RHIC и модельными предсказан и я м и.
2. Разработка метода подсчета эффективности dE/tte-идентификации каонов в эксперименте III.
3. Систематический анализ закономерностей, наблюдаемых в измеренных спектрах заряженных частиц, рожденных в ур, рр и Au-Au взаимодействиях при высоких энергиях.
Материалы, изложенные в диссертационной работе, опубликованы в |1 -6), докладывались на совещаниях международного сотрудничества Н1, а также на международных конференциях, включая DIS03 (Санкт-Петербург, Россия), PHOTON2005 (Варшава, Польша), IS МО 08 (Гамбург, Германия), на научной сессии-конференции секции ЯФ ОФН РАН (ИТЭФ) в 2004 и 2007 годах, на международных школах Зимняя Школа ИТЭФ в 2003 году' и SUSSP58 (Саггкт-Эггдрго, Шотландия) в 2004 году-
Введение
7
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. В главе 1 обсуждается феноменология ер-рассеяния. В главе 2 описаны коллайдер HERA и экспериментальная установка Н1. В главе 3 представлена методика отбора р(770)°, А'* (892) и <6(1020)-мезонов и оценка эффективностей отбора. Также описывается метод определения эффективности <//?/(/;/:-идентификации каонов. В главе 4 представлено измерение сечений р°, К'° и <£(1020)-мезонов, изучение систематических ошибок и обсуждение полученных результатов. Заключение содержит основные результаты проделанной работы.
Глава 1
Феноменология ер-рассеяния
1.1 Стандартная модель
Стандартная модель до сих пор удовлетворительно описывает практически все явления в сов|к;меиной физике элементарных частиц. Фундаментальными частицами Стандартной модели являются фермионы, из которых состоит материя, и бозоны, которые выполняют роль переносчиков элсктрослабых и сильных взаимодействий. Гравитационные взаимодействия не являются частью Стандартной модели.
В случае элсктрослабых взаимодействий переносчиками являются фотон, нейтральный Z0-Cюзon и заряженные И^-бозоны. В то время как фотон
бсзмассовый, другие электрослабые бозоны массивные: Мг — 91.1876 ± 0.0021 ГэВ
(
и М\у = 80.398 і 0.025 ГэВ. Глюоны являются переносчиками сильных
взаимодействий.
1.2 Квантовая Хромодинамика
Квантовая Хромодинамика (КХД) - это теория поля сильного взаимодействия. В КХД сильные взаимодействия передаются с помощью глюонов. Каждому аромату (типу) кварка могут соответствовать три разных цвета и каждому антикварку соответствуют три разных антицвета. Глюон является носителем комбинации цветового-антицветового заряда. 13 то время как кварки могут взаимодействовать и с электрослабыми калибровочными бозонами, глюоны могут взаимодействовать только с частицами, несущими в себе цветовой заряд, то
8
- Київ+380960830922