Изучение распадов Димова Т.В. (Новосибирск) Институт Ядерной физики им.Будкера СО РАН c детектором СНД на ускорительном комплексе ВЭПП-2М

2 Детектор СНД 1 – вакуумная труба, 2 – дрейфовые камеры, 3 – цилиндрический сцинтилляционный счетчик, 4 – световоды, 5 – ФЭУ, 6 – кристаллы NaI(Tl), 7 – фототриоды, 8 – поглотитель, 9 – стримерные трубки, 10 – железный фильтр, 11 – сцинтилляционный счетчик, 12 и 13 – элементы магнитной системы накопителя.

3 V=,, ; P= 0,, Конверсионные распады Phys.Rep.128(1985) |F(q 2 )| 2 =1 2 - |F(q 2 )| 2 >1 1 2 q(MeV) B(VPe + e - ) Зависимость вероятности распада от переданного импульса виртуального фотона при разных значениях переходного формфактора. Зависимость вероятности конверсионного распада векторного мезона (V) в псевдоскаляный (P) VPe + e от импульса виртуального фотона q :

4 Условия отбора событий: N charge = 1, N = 2; R< 0.5см, |Z| < 10 см (для заряженного трека); отсутствие срабатываний наружной системы ; 36° < θ 1,2,3 0.8, P tot /E tot 50 МэВ; дополнительное условие отбора по энерговыделению E ch /E beam и массе отдачи π 0 мезона M rec Ech /Eb - · - MC

5 Основные фоновые процессы: Количество событий моделирования 1.1·10 5 превышает количество экспериментальных в ~30 раз. Условиям отбора удовлетворяет 31 событие, что соответствует фону на уровне 1 события. Количество событий моделирования 2·10 6 сравнимо с с числом экспериментальных 2.5·10 6 После отбора событий не осталось. Имеет нерезонансную зависимость сечения от энергии. Моделирование использовалось для сравнения спектров и угловых распределений. Вклад обусловлен конверсией фотона на веществе. Ее вероятность определялась по моделированию, кроме того использовалась поправка К = , полученная на основе изучения экспериментальных событий e + e - с конверсией фотона.

6 Параметризация сечения е + е - 0 e + e - :, где B( 0 e + e - ) σ QED (Е 0 ) Параметризация сечения : Параметры аппроксимации: PDG2006: M, Γ, B( e + e - ) B( 0 ), M ρ, Γ ρ, B(ρ e + e - ), B(ρ 0 ) Фазы: φ ω =0, φ ρ =-13º, φ φ =158º Параметры B( 0 e + e - ) и σ QED являются коррелированными, что при маленькой статистике приводит к увеличению статистической ошибки. В связи с этим, при определении B( 0 e + e - ) было зафиксировано отношение:

7 Результаты аппроксимации видимого сечения e + e - 0 e + e - OME98 2E b (MeV) σ(nb) 2 /ndf =34.5/36 OME00 2E b (MeV) σ(nb) 2 /ndf = 18.8/29 Эксперименты B( 0 e + e - )(·10 -3 ) σ QED 2 / ndf OME /36 0ME /29

8 Систематические ошибки при измерении B( 0 e + e - ): точность измерения светимости -- 2 %; ограниченная статистика MC для e + e - 0 e + e - – 2 %; ограниченная статистика MC для e + e - 0 – 4 %; точность измерения поправки K вероятности конвер- сии – 5 %; параметризация энергетической зависимости фона от КЭД – 1 %; модельная зависимость из-за неопределенности переходного формфактора – 2.5 %; критерии отбора (исследовались на основе событий процесса e + e - e + e - ) – 3.8 %: Суммарная ошибка: 8.4 %

9 все энергии M (MeV) N N N Определение предела Определение предела B( 0 e + e - ) Для подавления фона от КЭД процессов можно определить количество событий содержащих π 0 мезоны в каждой точке по энергии. x 0, σ E beam =391 МэВ E beam =392 МэВ N πº, p 0,1,2

10 B( 0 e + e - )(·10 -3 )B( 0 e + e - )(·10 -6 ) σ QED 2 / ndf 0ME B 0e+e- = r ·B 0e+e / (fixed)42.6/55 Определение предела аппроксимация сечения Определение предела B( 0 e + e - ) – аппроксимация сечения B( 0 e + e - )

11 Измерение переходного формфактора Условия отбора: N =2, N ch =2, 36º

12 измеренный формфактор 1тр. 2тр. Измерение переходного формфактора N exp – число эксп. событий N bg – число фоновых событий w(q) – плотность вероятность для |F|=1 ε(q) – зависимость эффектив- ности отбора от инвариантной массы e + e - пары q измеренный формфактор на КМД

13 Результаты и сравнение с предыдущими измерениями и теорией измерениями и теорией B( 0 e + e - ) (·10 -3 )B( 0 e + e - ) Данная работа

14

15 ЭкспериментыРезультатыТеория B 0 e + e - ) НД(1988) (0.59±0.19) КМД (0.819±0.094) B( 0 e + e - ) КМД

16 dE/dx N 1 e 2 e Конверсия фотонов на веществе перед дрейфовой камерой Для изучения процесса конверсии на веществе перед дрейфовой камерой использовался процесс e + e –. Фоновыми процессами являются e + e – e + e – в случае малого угла разлета пары или в случае мягкого электрона и e + e – e + e – в случае ошибочной идентификации электрона как фотона. Условия отбора: N =1, N ch =1, 35º

17 Конверсия фотонов на веществе перед дрейфовой камерой θºθº K зависимость вероятности конверсии в эксперименте и моделировании от энергии зависимость поправочного коэффициента К от угла θ К = σ exp / σ MC = Сравнение сечения процесса e + e – к в эксперименте и моделировании Поправочный коэффициент К: e + e – к (exp) e + e – к (mc) E b (MeV) σ(nb) E beam W(%) Exp. MC

18 Сравнение параметров из данных СНД и PDG: СНДPDG(2004) M Γ B( e + e - )(·10 -5 ) B( 0 ) B( 3 ) B( 0 )(·10 -4 ) Разница при подгонке между двумя наборами параметров ~7%, или 0.5σ и 0.9σ для OME98 и OME00 соответственно Γ

19 Фоновое сечение : КЭД резонанс B ~ ( )·10 -5

20 Сравнение B( 0 e + e - )= 1.5·10 -6, 2 =29 B( 0 e + e - )= 2.4·10 -5, 2 =34

21 Определение эффективности регистрации e + e π 0 e + e - поправка к значению E ch – -2.5 % поправка к эффективности из-за учета наложений фоновых фотонов: 3.7% в OME98 и 4.8 % в OME00 Эффективности регистрации: OME %, OME %. Вероятность конверсии Произведение вероятности конверсии на эффективность регистрации (без поправки): OME98 – 0.155%, OME00 – % E ch / E beam

22 Моделирование процессов с учетом 1/ 2 = 1.7 ГэВ; 16 точек по энергии по событий 1) 2) 3) 38 точек по энергии, всего событий всего около 2 · 10 6 событий 4) 5) всего событий (КЭД)

23 Эксперименты B( 0 e + e - ) (·10 -3 ) B( 0 e + e - ) (·10 -6 ) σ QED 2 / ndf OME / /35 0ME / /28 Результаты аппроксимации : a – свободные параметры: B( 0 e + e - ) и σ QED ; B( 0 e + e - ) = r · B( 0 e + e - ), где r = B( 0 ) / B( 0 ) =0.0056; b – свободные параметры: B( 0 e + e - ), B( 0 e + e - ) и σ QED

24 Эффективность регистрации процесса e + e - 0 e + e - зависимость эффективности регистрации событий с одним треком от инвариантной массы е + е - пары зависимость эффективности регистрации от энергии пучка E b (MeV) m ee (MeV)

25 Сравнение распределений в эксперименте и моделировании (I) E e / E beam E / E beam N N энергия заряженной частицы энергия фотона фон КЭД (MC) + фон КЭД (MC) эксперимент

26 Сравнение распределений в эксперименте и моделировании (II) фон КЭД (MC) + фон КЭД (MC) эксперимент N N θ ch θ θ заряженной частицы θ фотонов

27 Сравнение спектров в эксперименте и моделировании (III) фон КЭД (MC) + фон КЭД (MC) эксперимент N N пространственный угол между фотонами пространственный угол между электроном и фотонами

28 E tot / E beam 2 E M (MeV) N N N Сравнение распределений в эксперименте и моделировании (IV) фон КЭД (MC) + фон КЭД (MC) эксперимент 2 кинемат. рекострукции полное энерговыделение инвариантная масса

29 Эксперименты B( 0 e + e - ) (·10 -3 ) σ QED 2 / ndf OME /36 0ME /29 Результаты аппроксимации : Параметры B( 0 e + e - ) и σ QED являются коррелированными, что при условии маленькой статистики приводит к увеличению статистической ошибки. В связи с этим, при определении B( 0 e + e - ) было зафиксировано отношение: r = B( 0 e + e - )/B( 0 e + e - ) = B( 0 ) / B( 0 ) =0.0056

30 E e / E beam E / E beam N N N N θ ch θ Анализ систематических ошибок: распределения для процесса e + e – e + e – распределения для процесса e + e – e + e – θ charge – 1.3 % θ neutral – 1.5 % E charge – 0.6 %; E – 2 %

31 E tot / E b P tot / E tot 2 E N N N Анализ систематических ошибок: распределения для процесса e + e – e + e – распределения для процесса e + e – e + e – E TOT – 0.15 % P TOT – 0.2 % 2 E – 2 %

32 Систематические ошибки: точность измерения светимости -- 2 %; ограниченная статистика MC для e + e - 0 e + e - – 2 %; ограниченная статистика MC для e + e - 0 – 4 %; точность измерения поправки к вероятности конвер- сии – 5 %; параметризация энергетической зависимости фона от КЭД – 1 %; модельная зависимость из-за неопределенности переходного формфактора – 2.5 %; критерии отбора – 3.8 %: E tot – 0.15 %; P tot – 0.2 %; θ charge – 1.3 %; θ neutral – 1.5 %; E charge – 0.6 %; E – 2 %; 2 E – 2 %; исследовались на основе событий процесса e + e - e + e - : Суммарная ошибка: 8.4 %