Введение к работе
Актуальность темы. Открытие семейства Т-мезонов в 1977 году положило начало новой отрасли физики элементарных частиц, физике Ь-кварков. Основные результаты в этой области получены на встречных е*е~-пучках. Т(13)-мезон является наиболее легким и теоретически наиболее простым из наблюдавшихся связанных состояний Ь- и Б-кварков, поэтому исследование его свойств представляет особый интерес.
Наиболее фундаментальными параметрами всякого связанного состояния являются его масса и полная ширина (время жизни). Рождаясь при столкновении встречных е*е"-пучков, Т(13)-мезон наблюдается как весьма узкий резонанс, его ширина на порядок меньше энергетического разброса всех существующих коллайдеров и не может быть измерена непосредственно. Измерение лептонной парциальной ширины T(1S) и вероятности его распада на пару пептонов позволяет определить полную ширину этого состояния. '
Измерение лептонной ширины с высокой точностью представляет большой интерес с теоретической точки зрения. Эта ширина вычисляется методом правил сунм квантовой хромодинамики, предсказывается потенциальными моделями, а также может быть определена с помощью решёточных вычислений в рамках нерелятивистского приближения КХЛ. Сравнение теоретических предсказаний и экспериментальных данных позволяет проверить правила сумм и уточнить наши представления о взаимодействии нерелятивистских Ь-кварков (решёточные вычисления и потенциальные модели).
В рамках КХЛ распад Т-мезона описывается в терминах глюонов и кварков с дальнейшим их превращением в стабильные адроны (фрагментация). В настоящий момент стадия фрагментации не имеет строгого теоретического описания и разыгрывается методом Монте-Карло с использованием различных более или менее теоретически мотивированных моделей. Наиболее популярные модели фрагментации реализованы в рамках программы JETSET Т. Сьёстранда и Н. Бенгтссона. Изучение распадов Т (ІЗ)-мезона, необходимое для определения лептонной ширины, позволяет проверить предсказания этих моделей для фрагментации глюонов.
Работа является составной частью программы экспериментов по изучению свойств семейства Т-мезонов и двухфотонной физики, выполненной на накопителе ВЭПП-4 с детектором МД-1
Цель работы состояла в измерении лептонной парциальной ширины T(1S) - мезона с высокой точностью.
Научная новизна работы.
1) Впервые в эксперименте по определению параметров узких
резонансов использован корректный подход к вычислению радиацион
ных поправок и адекватное ему определение лептонной парциальной
ширины. В настоящее время это определение является общепринятым.
2) Получено следующее значение лептонной парциальной ширины:
Г - 1. 29 ± 0. 03 ± 0.04 кэВ. ее
Достигнутая точность превышает точность всех предыдущих измерений.
3) Получено новое значение массы Т(ІБ)-мезона:
М - 9460.59 ±0.09 ± 0.05 Нэв/с2. Точность измерения увеличена на 20% за счёт привлечения дополнительной статистики и более качественной обработки. Это значение на 3. 7 стандартных отклонения расходится с результатом, полученным на накопителе CESR.
Научная и практическая ценность работы.
-
В предшествующих работах по определению параметров узких резонансов применялась ошибочная формула для учёта радиационных поправок и использовалось определение лептонной ширины, непригодное непосредственно для определения полной ширины. После публикаций группы МД-1 результаты измерений лептонной и полной ширины мезонов из Т- и ^-семейств были пересчитаны в соответствии с корректным подходом. Пересчету были подвергнуты 14 значений в таблицах Particle Data Group.
-
Измеренное значение лептонной ширины T(lS)-Me30Ha может быть использовано для проверки правил сумм КХД и предсказаний в рамках потенциальных моделей и нерелятивистского приближения КХД, описывающих это состояние, и стимулировать их развитие.
-
Новое значение лептонной ширины T(1S) позволяет уточнить значение его полной ширины.
-
Разработанная автором система on-line обеспечения детек-
тора ИД-1 использовалась во всех экспериментах, проведенных с этим детектором.
5) Новый алгоритм реконструкции треков, предложенный и
реализованный автором, позволил увеличить эффективность ре
гистрации и уменьшить систематические ошибки экспериментов, вы
полненных с детектором НД-1. Оригинальный подход, использован
ный в алгоритме, может быть применен для других детекторов.
6) Разработанная автором процедура моделирования координат
ных камер существенно улучшила качество моделирования детек
тора.
7) Критерии отбора многоадронных событий, сформулированные
для данной работы, использовались в других экспериментах с де
тектором НД-1.
Структура работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав и заключения.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на семинаре лабораторий высоких энергий ИЯФ СО РАН и Международной конференции по физике высоких энергий в Сан-Минеато, Италия, 1992 г. Предварительные результаты по измерению лептонной ширины T(1S) - мезона докладывались на рабочем совещании по применению структурных функций в квантовой электродинамике (Энн-Арбор, США, 1990), семинаре Вильсоновской лаборатории Корнельского университета (Итака, США, 1990), сессиях Отделения ядерной физики АН СССР (1985, 1990) и Международной конференции по физике высоких энергий в Сан-Минеато, Италия, 1991 г.
