-2-
Содержание
1 Введение 4
2 Детектор и эксперимент 8
2.1 Ускорительный комплекс ВЭПП-2М.......................... 8
2.2 Детектор СНД........................................... 10
2.2.1 Калориметр....................................... 12
2.2.2 Трековая система................................. 14
2.2.3 Мюонная система.................................. 17
2.2.4 Система сбора данных............................. 18
2.2.5 Первичный триггер................................ 21
2.3 Программирование первичного триггера................... 27
2.4 Вычисление элементов первичного триггера при обработке данных..................................................... 31
3 Контроль детектора СНД 33
3.1' Общая организация программ контроля детектора......... 33
3.2 Контроль анодной части дрейфовой камеры................ 35
3.3 Контроль за катодных полосок дрейфовой камеры.......... 40
4 Процессы КЭД е+е” -> е+е~7 и е+е" —>• е+е“77. 42
4.1 Описание процессов е+е~~ -» е+е“7 и е+е" -э е+е~77 в квантовой электродинамике...................................... 42
4.2 Начальный отбор событий ............................... 45
-3-
4.3 Экспериментальное изучение процесса е+е~ —> е+е“7 .... 47
4.4 Экспериментальное изучение процесса е+е_ —>■ е+е“77 ... 54
4.5 Обсуждение результатов.................................. 58
5 Конверсионные распады ф -> г)ё~е~ и)|-> е+е~7 65
5.1 Теоретическое описание конверсионных распадов .......... 65
5.2 Фон от конверсии фотонов на веществе перед дрейфовой камеры ........................................................ 68
5.3 Измерение вероятностей конверсионных распадов........... 69
5.4 Изучение переходных электромагнитных формфакторов . . 72
5.5 Обсуждение результатов.................................. 75
6 Заключение 79
Литература 81
-4-
1 Введение
Эксперименты на встречных электрон-позитронных пучках, благодаря высокой монохроматичности пучков, стабильности энергии и низкому уровню фона, являются наиболее подходящим методом для изучения распадов легких векторных мезонов р, о;, ф. В течении длительного времени единственной электрон-позитронной машиной, работающей в области низких энергий, являлся е+е~-коллайдер ВЭПП-2М[1, 2] в Новосибирске с предельной энергией 2Е = 1.4 ГэВ и светимостью Ьо ~ 10зосм-2с-1 при энергии 2Е > 1 ГэВ. Хотя основные каналы распадов легких векторных мезонов были измерены со сравнительно высокой точностью [3] до начала экспериментов с детекторами СНД и КМД-2, редкие моды распадов легких векторных мезонов были изучены еще недостаточно. Например, в эксперименте с детектором НД наблюдалось всего 5 событий распада ф —> т]е+е~ и его вероятность была измерена с 50%-ной точностью.
С началом экспериментов с детекторами СНД |4] и КМД-2 [5] на комплексе ВЭПП-2М появилась возможность увеличить экспериментальную статистику и повысить точность результатов, которая обеспечивается более высокой светимостью и усовершенствованной, по сравнению с предыдущим поколением экспериментов, конструкцией детекторов, обеспечивающей улучшенные характеристики, такие как телесный угол, энергетическое и угловое разрешения. Недавно начала работать 0-фабрика ВАФКЕ [6; 7] в Национальной Лаборатории Фраскати в Италии. Начавшиеся эксперименты с детектором К ГОЕ [8] на ВАФИЕ также позволят повысить статистику распадов ф мезона.
Кроме распадов легких мезонов в области энергии ВЭПП-2М представляют интерес нерсзонансные процессы е+е“ аннигиляции в адроны и процессы квантовой электродинамики. Процессы квантовой электродинамики (КЭД) занимают важное место в экспериментах на встречных е^е” пуч-
- 5-
ках. КЭД является уникальной теорией, с высокой точностью описывающей широкий круг физических явлений с участием электронов, позитронов и фотонов. Процессы низшего порядка ~ с*2, например, е+е- —»• е+е- и е+е" —> 77, изучены с высокой точностью < 1% и используются, в частности, для измерения интегральной светимости при проведении экспериментов на е+е" коллайдерах. Важность изучения неупругих процессов квантовой электродинамики, таких как е+е_ -* е+е_7 и е+е_ —> е”е_77, несомненна, так как они являются процессами более высокого порядка. Кроме того, они часто представляют собой источник фона, который надо учитывать при анализе других процессов. Эксперименты на встречных пучках являются одним из методов проверки КЭД, поскольку сечения и дифференциальные распределения для процессов могут быть точно вычислены и экспериментально измерены. Если для проверки границы применимости КЭД на малых расстояниях нужны ускорители с максимально высокими энергиями, то для изучения структуры процессов высоких порядков (например, а3, а4) удобно использовать установки с энергией ~ 1ГэВ, поскольку сечения процессов с вылетом частиц на большой угол с ростом энергии, как правило, падают как (2Р)-2, где 2Е - энергия в системе центра масс.
В данной работе изучались процессы е+е~ -»• е+е~7 и е+е~ -» е+е“77 в области энергий 2Е =980-1040 МэВ. Были измерены сечения этих процессов и проведено сравнение с теорией различных энергетических и угловых распределений и спектров инвариантных масс конечных частиц. Статистика некоторых предыдущих экспериментов и полученная в данной работе по изучению этих процессов приведена в таблице 1.
В этой работе также было проведено исследование конверсионных распадов ф и г) мезонов. Изучение радиационных распадов векторных (К) и псевдоскалярных (Р) мезонов (V —> Р7 и Р -4 У'у) делает возможным проверку кварковой модели, 311(3) симметрии и модели векторной доми-
-6-
Эксперимент ^с.т. (ГэВ) Г4.событий
е+е~ *4 е+е~7
ОЛЯ[9) 0.6-1.4 1983
ADONE(WAD)[10] 1.9-2.9 99
CELLO[ll] 14-46.8 934
JADE [12] 34.4 3227
СНД (эта работа) 0.98-1.04 73692
е+е" -4 е4‘е“77
НД[13] 0.6-1.4 223
JADE] 12] 34.4 176
СНД (эта работа) 0.98-1.04 649
Таблица 1: Число наблюдавшихся событий в некоторых экспериментах по изучению процессов е+е” -4 с+е“7 и е+е~ —> е+е“77.
нантности (УОМ) [14]. Наряду с этими распадами существуют родственные процессы с виртуальным фотоном 7*, который переходит в лептонную пару 7* -4 1+1~ : V -4 Р1+1~, или Р -4 где I - электрон или мюон.
Эти процессы называются конверсионными или далитц-распадами. В них вероятность испускания виртуального фотона с 4-импульсом q определяется структурой электромагнитного перехода У-Р, которая описывается соответствующим электромагнитным переходным формфактором Р(д2). В данной работе рассматривались распады, в которых виртуальный фотон переходит в е+е“-пару. Следует отметить, что влияние переходного формфактора проявляется, в основном, в жесткой части спектра инвариантных масс е+е”-пар, тогда как полная вероятность распада определяется областью малых масс </2 ~ 4га2 (ш — масса электрона), где отличие переходного формфактора от единицы пренебрежимо мало. По порядку величины вероятность конверсионного распада составляет ~ 10“2 от соответствующего радиационного распада.
Среди конверсионных распадов легких мезонов в настоящее время лучше всего изучен распад тг° -4 е+е“7. Вероятность этого распада и на-
- Київ+380960830922