Введение к работе
Актуальность темы
С 2010 года в ИЯФ СО РАН начались эксперименты на е+е~ коллайдере ВЭПП-2000, имеющем максимальную энергию в системе центра масс 2 ГэВ.
Важными направлениями исследований на ВЭПП-2000 являются измерение сечения е+е~ аннигиляции в адроны и изучение возбужденных состояний векторных мезонов, рождающихся в диапазоне энергии 1-2 ГэВ. Изучение процесса
е+е- - CU110 - 7Г7Г7 (1)
на данных с ВЭПП-2000, которому посвящена данная работа, представляется очень актуальным для этих направлений исследований.
Процесс е+е~ —> илт — один из доминирующих процессов е+е~ аннигиляции в адроны в области энергии в системе центра масс Е=1—2 ГэВ. Поскольку при энергии около 1.5 ГэВ главный вклад в его сечение дает распад /э(1450)-мезона на ujtt , он является ключевым для определения параметров резонанса /)(1450).
Кроме того, в диапазоне энергии 7=1.4—2.0 ГэВ сечение процесса е+е~ —> илт —> 7Г7Г7 не было измерено. Его прецизионное измерение поможет улучшить точность вычисления адронного вклада в поляризацию вакуума в диапазоне энергии 1.4-2.0 ГэВ. Этот вклад необходимо учитывать при расчете аномального магнитного момента мюона ам и значения бегущей константы электромагнитного взаимодействия на массе Z-бозона.
Данные по сечению процесса е+е~ —> илт могут быть использованы для проверки гипотезы о сохранении векторного тока. Эта теоретическая идея впервые была сформулирована Y. S. Tsai в 1971 году и затем подтверждена Н. В. Thacker и J. J. Sakurai. Гипотеза позволяет связать спектральную функцию v\ (q2) распада т лептона т —> h vT с сечением е+е~ —> h, где h — система адронов с квадратом инвариантной массы 2, имеющая с квантовые числа Iа = 1+ и Jpc = 1—.
При помощи данных, набранных с детектором СНД, планируется провести поиск электрических дипольных распадов векторных мезонов /э(1450) и /э(1700). Их изучение важно для понимания кварковой структуры этих резонан-сов. Измерение ширин радиационных переходов является является очень чувствительным способом исследования кварковой структуры. Так, для пары qq в состоянии 2S доминирующими каналами распада являются /2(1270)7 и /i(1285)7, а для состояния ID — /i(1285)7 и /о(1350)7- Поиск электрических дипольных переходов В СОСТОЯНИЯ /2(1270) И /о(1350) удобно ВеСТИ В КОНеЧНОМ СОСТОЯНИИ 7Г07Г7-
Главным фоновым процессом для этих переходов является процесс е+е~ —> UJTT0 —> 7г7г7. Таким образом, прецизионное измерение сечения процесса е+е~ —> илт является первым шагом в изучении электрических дипольных распадов /э(1450) и/)(1700).
Методическая часть работы посвящена разработке генератора первичных
СОбыТИЙ МеТОДОМ МоНТе-КарЛО ДЛЯ ПрОЦеССОВ Є+Є~ —> 7Г+7Г~, Є+Є~ —> 7Г+7Г~7Г, Є- —> 7Г+7Г~7Г+7Г~, е+е_ —> 7Г7Г7, Є+Є~ —> Ю'Г) —> 7Г+7Г~7ГГ7,
возможных процессов ете~ аннигиляции, происходящих в исследуемом интервале энергии. В области энергии выше 1.2 ГэВ, где рождаются возбужденные состояния векторных мезонов р, ijj и ф, число возможных адронных конечных состояний исчисляется десятками. Динамика большинства этих процессов исследована слабо. Для некоторых процессов экспериментальная информация отсутствует вообще. В связи с этим и возникла необходимость разработать генератор событий, позволяющий легко менять физическую модель процесса, а также добавлять новые процессы.
Цель работы состояла в разработке методики выделения событий процесса е+е~ —> илт —> 7г7г7 и измерении сечения этого процесса в области энергии 1.05-2.00 ГэВ. Целью работы также была разработка генератора первичных событий методом Монте-Карло для наиболее существенных в области ВЭПП-2000 процессов е+е~ аннигиляции в конечные адронные состояния.
Личный вклад автора
Изложенные в работе результаты получены автором лично или при его определяющем вкладе.
Научная новизна работы
В эксперименте с детектором СНД на ВЭПП-2000 измерено сечение процесса е+е~ —> илт —> 7г7г7 в области энергии в системе центра масс от 1.05 ГэВ до 2.00 ГэВ. При энергии ниже 1.4 ГэВ полученные данные хорошо согласуются предыдущими измерениями на детекторах СНД и КМД-2. В области энергии выше 1.4 ГэВ наши данные являются наиболее точным измерением сечения
Є+Є~ —> UJTT0 И ПерВЫМ Измерением ЭТОГО СечеНИЯ В КОНеЧНОМ СОСТОЯНИИ 7Г07Г7-
Научная и практическая ценность работы
Полученные данные по сечению е+е~ —> илт используются для определения параметров резонансов /э(1450) и /э(1700).
Так как в диапазоне энергии 7=1.4—2.0 ГэВ сечение процесса е+е~ —> илт было известно с плохой точностью, полученные новые данные позволят улучшить точность вычисления адронного вклада в поляризацию вакуума.
Данные по сечению процесса е+е~ —> илт используются для проверки гипотезы о сохранении векторного тока.
Процесс е+е~ —> илт —> 7Г7Г7 является основным фоновым процессом для ряда редких радиационных процессов, например, /э(1450,1700) —> /2(1270)7-Прецизионное измерение сечения процесса е+е~ —> илт является первым шагом в изучении этих процессов.
На защиту выносятся следующие положения:
В эксперименте с детектором СНД на ВЭПП-2000 измерено сечение процесса е+е~ —> илт —> 7г7г7 в области энергии в системе центра масс от 1.05 ГэВ до 2.00 ГэВ.
По измеренному сечению был вычислен переходной формфактор 7* —> ши.
С использованием гипотезы сохранения векторного тока было проведено сравнение наших данных по сечению процесса е+е~ —> илт с данными по распаду т~ —> ит~ь>т.
Разработан генератор первичных событий методом Монте-Карло для наиболее существенных в области ВЭПП-2000 процессов е+е~ аннигиляции в адронные конечные состояния.
Апробация диссертации
Материалы диссертации докладывались международном симпозиуме MesonNet (Краков, Польша) в 2012 г., на экспериментальном семинаре ИЯФ и опубликованы в научных журналах и препринтах ИЯФ.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Объем работы 100 страниц. Диссертация содержит 36 рисунков и 4 таблицы. Список литературы содержит 61 наименование.
