Изучение редких распадов Л с + бариона
![Диссертация: Изучение редких распадов Л с + бариона](https://gugn.ru/work/4960826/cover.png)
Я также хотел бы поблагодарить своих старших коллег — С. Я. Барсука, С. В. Семенова, И. М. Беляева, А. Г. Друцкого, И. Н. Тихомирова, В. В. Балагуру, И. Е. Королько, А. А. Ростовцева, Г. В. Пахлову, Ф. 3. Хасанова, Ю. С. Герштейна и Б. А. Фоминых за неоценимую поддержку и помощь с самого первого дня моей работы в ИТЭФ. Мне особенно приятно поблагодарить моих коллег и друзей — Т. Г. Кварацхелия… Читать ещё >
Содержание
- Введение
- 2. Адронные распады очарованных барионов
- 2. 1. Классификация барионов
- 2. 2. История исследований адронных распадов Л+ бариона
- 2. 3. Вычисление В (А+ —" рф) с формфакторами из HQET
- 2. 4. Распад Л+ —> в кварк-полюсной модели
- 2. 5. Распады Л+ в модели кварковых волновых функций
- 3. Экспериментальная установка
- 3. 1. Ускоритель КЕКВ
- 3. 2. Детектор BELLE
- 3. 2. 1. Вершинный детектор
- 3. 2. 2. Дрейфовая камера
- 3. 2. 3. Аэрогелевый детектор черепковского излучения
- 3. 2. 4. Система измерения времени пролета частиц
- 3. 2. 5. Электромагнитный калориметр
- 3. 2. 6. Мюонная система
- 3. 2. 7. К/тс идентификация
- 3. 2. 8. Триггерная система
- 3. 2. 9. Моделирование детектора
- 4. 1. Общие критерии отбора событий
- 4. 2. Измерение вероятности распада А+ —У Е±К"+7г~
- 4. 3. Резонансный анализ распада А+ —"
- 4. 4. Резонансный анализ распада А+ —> А°К°К+
- 4. 5. Поиск распада А+ 3(1690)°К+, 2(1690) S--7T+
- 4. 6. Измерение вероятностей распадов Л+ —> рК+К~ и рф
- 4. 7. Оценка систематических неопределенностей
- 4. 8. Обзор полученных результатов
Изучение редких распадов Л с + бариона (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Исследование очарованных мезонов и барионов является одним из важнейших разделов физики элементарных частиц. За прошедшие годы по очарованным частицам собран огромный экспериментальный материал: открыты все основные состояния, предсказанные теорией, измерены параметры их рождения в различных взаимодействиях, массы, времена жизни, а также относительные вероятности большого количества каналов распада [1]. В теории также достигнут значительный прогресс. Разработаны модели, позволяющие дать согласованное описание экспериментально наблюдаемых явлений, а также количественные предсказания для еще не открытых распадов и их параметров. Однако все это в большей степени относится к очарованным мезонам, в то время как в барионном секторе согласие между теорией и экспериментом пока не достигнуто даже на качественном уровне. В частности, нет объяснения наблюдаемой иерархии времен жизни основных состояний очарованных барионов — Л+, Основной трудностью экспериментального изучения очарованных барионов, обусловившей значительно меньшую точность измерения их распадов по сравнению с очарованными мезонами, является малое сечение рождения. В большинстве экспериментов очарованные барионы рождаются на порядок реже, чем мезоны. Это обстоятельство долгое время препятствовало точному измерению параметров кабиббо-разрешенных каналов распада и не позволяло обнаружить кабиббо-подавленные каналы из-за недостатка статистики. Кроме того, точное измерение абсолютных вероятностей распадов затруднено из-за неопределенности полного сечения и параметров рождения очарованных барионов как в адронных взаимодействиях, так и в е+е~ аннигиляции [16]. Тем не менее, даже в условиях ограниченной точности экспериментальных измерений, появляется возможность тестирования различных теоретических подходов и моделей путем сравнения их предсказаний с экспериментальными данными. Долгое время предполагалось, что доминирующий вклад в распады очарованных барионов дают факторизуемые амплитуды. Эта гипотеза нашла блестящее подтверждение в экспериментальных данных по распадам очарованных мезонов, однако в барионном секторе, как оказалось, это предположение опровергается экспериментом. Ярким примером распада, описываемого не-факторизуемой амплитудой, является реакция Л+ —> Т,+ф. Этот процесс запрещен в спектаторной модели, однако измеренная вероятность распада весьма велика [16], что свидетельствует о значительной величине не-факторизуемой амплитуды (диаграммы с обменом виртуальным W-бозоном). Рассмотрение такого рода процессов в рамках различных моделей требует привлечения большого числа экспериментально измеряемых параметров, поэтому появление новых результатов по распадам очарованных барионов приводит к уточнению теоретических вычислений.
В основе работы лежат экспериментальные данные, получеши, ie на установке BELLE в 2000;2001 г. г. Детектор BELLE работает на асимметричном ускорителе е+е~ пучков КЕКВ в научно-исследовательском центре КЕК (г. Цукуба, Япония). Основной задачей в физической программе сотрудничества BELLE является измерение параметров СР-нарушения в распадах нейтральных В-мезонов, однако универсальный характер детектора позволяет производить исследования в широком спектре физических задач, включая изучение феноменологии очарованных частиц и, в частности, распады очарованных барионов. Уникальные характеристики детектора (возможность идентификации заряженных частиц в широком диапазоне энергий, прецизионное измерение импульсов треков и вторичных вершин распадов), в сочетании с рекордной статистикой (более 32 фб-1 интегральной светимости при суммарной энергии пучков около 10.5 ГэВ/с2) позволили провести подробный анализ нескольких кабиббо-подавленных и W-обменных распадов очарованного бариона А+. Некоторые из рассмотренных каналов распада наблюдаются впервые, другие являются значимыми уточнениями измерений, сделанных ранее.
Основные результаты диссертации опубликованы в работе [17]. а также в препринте КЕК-2001;137. Материалы, изложенные в диссертации, неоднократно докладывались на семинарах сотрудничества BELLE в научном центре КЕК, были представлены на международной конференции по физике высоких энергий НЕР 2001 в г. Будапеште (Венгрия) в июле-августе 2001 г., на международной конференции по адронным взаимодействиям HADRON 2001 в г. Протвино (Россия) в августе 2001 г., а также на совещании по перспективам исследования очарованных частиц в Кор-нельском университете (США) в мае 2001 г.
Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения. Во введении сформулирован предмет исследования, дано описание разделов диссертации. Первая Глава в основном посвящена теории. Здесь описывается классификация бариоиных состояний, обсуждается современное состояние теории распадов очарованных барионов, а также основные этапы истории их экспериментальных исследований. Рассмотрены некоторые модели, предложенные для описания относительных вероятностей наблюдаемых и еще неизвестных каналов распада. В конце Главы дается сводная таблица.
Основные результаты, полученные в работе, представлены в Таблице 15.
Благодарности.
Я глубоко благодарен член-корреспонденту РАН М. В. Данилову за многолетнее научное руководство, стимулирующие обсуждения, а также за предоставление условий для плодотворной научной работы.
Я хотел бы поблагодарить профессоров Ю. М. Зайцева и А. И. Голутвина за постоянное внимание и помощь в работе в течение многих лет.
Я искренне благодарен П. Н. Пахлову, Р. Н. Чистову и Р. В. Кагану за многочисленные полезные обсуждения, обмен ценным опытом и научное сотрудничество.
Я также хотел бы поблагодарить своих старших коллег — С. Я. Барсука, С. В. Семенова, И. М. Беляева, А. Г. Друцкого, И. Н. Тихомирова, В. В. Балагуру, И. Е. Королько, А. А. Ростовцева, Г. В. Пахлову, Ф. 3. Хасанова, Ю. С. Герштейна и Б. А. Фоминых за неоценимую поддержку и помощь с самого первого дня моей работы в ИТЭФ.
Мне особенно приятно поблагодарить моих коллег и друзей — Т. Г. Кварацхелия, И. А. Шушпанова, В. Ю. Егорычева, Д. В. Русинова, М. П. Титова, О. Б. Игонькину, Т. А.-Х. Аушева, Р. В. Мизюка и Д. В. Ливенцева за теплую и творческую атмосферу в нашем коллективе.
Я считаю своим долгом поблагодарить всех участников коллаборации BELLE, и в первую очередь, всех российских физиков, представленных не только ИТЭФ, но и ИЯФ СОАН (г. Новосибирск).
5 Заключение.
Представленная диссертационная работа основывается на экспериментальных данных, полученных на установке BELLE (КЕК, Япония). В работе изучаются распады очарованного бариона Л*, подавленные по углу Кабиббо, а также Кабиббо-разрешенные процессы с обменом виртуальным W-бозоном. Перечень рассмотренных распадов включает в себя: в Л+ -)• Е+АГ+тг" в Л+ Е+К+К~:
— Л+ ^ Е+ф.
— Л+ Н (1690)°^+, ?(1690)° ->• Е+К~.
— Л+ —> Е+К+К~ (не-резонансный вклад).
• Л+ -> Л°К°К+:
— Л+ -)• Н (1690)°К+, Н (1690)° Л°К°.
• Л+ -«¦ Е~К+7Г+:
— Л+ ->¦ -(1690)°К+, Н (1690)° ->• Н-7Г+.
• А+ рК+К~:
— Л+ -> рф.
— Л+ ->¦ рК+К- (без ф).
В работе были получены следующие результаты:
1. Разработана методика отбора событий, содержащих исследуемые распады, выбраны оптимальные кинематические ограничения и требования к идентификации частиц. Дополнительно изучены особенности идентификации протонов, а также возможности подавления фона при помощи требований на качество реконструкции и геометрические параметры вторичных вершин распадов гиперонов и К° мезонов.
2. По методу Монте Карло были определены эффективности регистрации и разрешение по инвариантной массе для изучавшихся процессов.
3. Произведено первое статистически значимое измерение кабиббо-подавленного распада А+ —>. Исследовано наличие возможных промежуточных резонансных состояний в данном распаде.
Исследуемый канал распада Л+ Нормировочный канал распада Л+ Измеренная относительная вероятность В/Вге/.
Е+К+тгЕ+7г+7г 0.047 ±0.011 ±0.008.
Е+К+К~ Е+тг+тг" 0.076 ±0.007 ±0.009.
Е+ф Е+7г+7г~ 0.085 ±0.012 ±0.012.
Е+К+К~ (non-res.) Е+тг+тг" < 0.018 @ 90% CL.
Н (1690)К+, Е (1690) ->• Е+К~ Е+7г+7г 0.023 ±0.005 ±0.005.
Е (Ш0)К+, Е (1690) ->• А°К° А°К°К+ 0.26 ±0.08 ±0.03.
Е (1690) Е-7г+ Е+К~ < 0.19 @ 90% CL рК+К~ рК~тх+ 0.014 ± 0.002 ±0.002 рф рК~ 7г+ 0.015 ± 0.002 ±0.002 рК+К~ (поп-ф) рК~ 7г+ 0.007 ± 0.002 ±0.002.
Список литературы
- С. В. Семенов, «Физика очарованных адронов», УФН, т. 169, N9, 937 (1999)
- Р. R. Burchat, «Review of Charm Physics», Preprint SCIPP-93−44, опубликовано в трудах конференции «Heavy Flavor Physics» (Монреаль, Канада, 1993 г.), стр. 39−58
- D. G. Hitlin, «Weak decays of charm quarks: an experimental review», Preprint CALT-68−1463, опубликовано в трудах симпозиума по физике очарованных частиц (Пекин, Китай, 1987 г.), стр. 219−337
- J. G. Korner, Н. W. Siebert, «Charm baryons: theory and experiment», обзор опубликован в Ann. Rev. Nucl. Part. Sei. 41 (1991) 511.
- Y. Kohara, Nuovo Cim. Alll, 67−73, 1998-
- К. K. Sharma, R. C. Verma, Phys. Rev. D55, 7067−7074, 1997- Q. P. Xu, A. N. Kamal, Phys. Rev D46, 270−278, 1992- Fayyazuddin, Riazuddin, Phys. Rev D55, 255−258, 1997- T. Uppal et ai, Phys. Rev. D49, 3417−3425, 1994.
- P. Singer, D. X. Zhang, Phys. Rev D54, 1225−1228, 1996
- L. Chau et al., Phys. Rev. D 54 (1996) 2132
- J. Korner and M. Kramer, Z. Phys. С 55 (1992) 659
- H. Y. Cheng, B. Tseng, Phys. Rev D46, 1042−1059, 1992
- M. A. Ivanov et al., Phys. Rev. D57, 5632−5652, 1998
- A. Datta, Preprint UH-511−824−95
- S. Pakvasa et al., Phys. Rev. D42, 3746, 1990
- P. Zenczykowski, Phys. Rev. D50, 402−411, 1994
- P. Zenczykowski, Phys. Rev. D50, 5787−5792, 1994
- B. Desplanques et al., Ann. Phys. (NY) 124, 449 (1980)
- J. Korner et al., Phys. Lett. B78, 492 (1978)
- J. Korner et al, Z. Phys C2, 117 (1979)
- Particle Data Group, D. E. Groom et al, Eur. Phys. J. C15, 1−878, 2000
- В соответствии с рекомендацией PDG, значение В (ф —" К+К~) взято из PDG 2001 off-year update.
- К. Abe et al, BELLE-2001−17, KEK-2001−137 (26 October 2001) опубликовано в Phys. Lett. B524 (2002) 33−43.
- E. G. Cazzoli et al., Phys. Rev. Lett. 34, 1125, 1975
- M. Calicchio et al., Phys. Lett. B93, 521, 1980
- M. Piccolo et al. (MARK I Collaboration), Phys. Rev. Lett. 39, 1503 (1977)
- G. S. Abrams et al. (MARK II Collaboration), Phys. Rev. Lett. 44, 10 (1980) —
- J. M. Weiss, «Review of Charmed Baryons in e+e~ Annihilation» Presented at IVth International Conference on Baryon Resonances (Toronto, Canada, July 14−16, 1980)
- Belle Collaboration, R. Abashian et al, KEK Progress Report 2000−4 (2000), to be published in Nucl. Instr. Meth. A
- R. Brun et al, CERN-DD-78−2-REV
- H. Hirano et al, Nucl. Instr. and Meth. A455 (2000) 294
- T. Sumiyoshi et al, Nucl. Instr. and Meth. A433 (1999) 385
- I. Adachi et al, Nucl. Instr. and Meth. A355 (1995) 390 S. K. Sahu et al, Nucl. Instr. and Meth. A382 (1996) 441
- K. Abe et al, KEK progress report 96−1 1996
- A. Abashian et al, Nucl. Instr. and Meth. A449 (2000) 112
- T. Ijima et al, Belle Note 321 «Kaon identification in BELLE»,
- A. Kuzmin et al, Belle Note 308,
- Energy calibration of the ECL with Bhabha events at BELLE"
- S. Ushiroda et al, «Trigger summary of Experiments 07 13″, Belle Notes 273, 280, 350, 381, 423
- P. Avery et al (CLEO Collaboration), Phys. Lett. D43, 3599−3610, 1991
- B.-S. Ann et al, Belle Note 112 „ECL cluster energy and angle correction“
- C. Peterson et al, Phys. Rev. D27 105, 1983
- P. Avery et al. (CLEO Collaboration), Phys. Rev. D43, 3599−3610, 1991
- См. например H. П. Бусленко и др., „Метод статистических испытаний (метод Монте Карло)“, Москва, 1962
- J. D. Jackson, Nuovo Cimento 34, 1644, 1964-
- Г. И. Копылов, Основы кинематики резонансов, Москва, Наука, 1970
- S. Barlag et al. (NA32 Collaboration), Phys. Lett. В 283 (1992) 465.
- Y. Kubota et al. (CLEO Collaboration), Phys. Rev. Lett. 71 (1993) 3255.
- P. Avery et al. (CLEO Collaboration), Phys. Rev. Lett. 71, 2391−2395, 1993.
- G. Boca (FOCUS Collaboration), „New results on charm decays and lifetimes at Fermilab experiment FOCUS“. Доклад представлен на Европейской конференции по физике высоких энергий (Будапешт, Венгрия, 12−18 июля, 2001 г.)
- С. Dionisi et al., Phys. Lett. В 80, 45 (1978)!
- M. Adamovich et al. (WA89 Collaboration), Eur. Phys. J. C5 (1998) 621−624.
- M. Jones et al, Nucl. Phys. B129 (1977) 45.
- R. Ammar et al. (CLEO Collaboration), Phys. Rev. Lett. 74, 3534−3537, 1995.
- R. T. Ross et al, Phys. Lett. B38 (1972) 177- E. Briefel et al, Phys. Rev. D16 (1977) 2706-
- A. De Bellefon et al, Nuovo Cim. A28 (1975) 289
- S. Barlag et al, Z. Phys. С 48, 29, 1990.
- P. L. Frabetti et al, Phys. Lett. B314, 477, 1993.
- J. P. Alexander et al, Phys. Rev. D53, 1039−1050, 1996.1. РОССИЙСКАЯ ГОСУГЛ '1. XI TN V.. Л V» «У Аfor- О OJ