Введение к работе
Актуальность темы
Изучение процессов квантовой электродинамики (КЭД) занимают іажное место в экспериментах на встречных е+е_ пучках. КЭД является 'никальной теорией, с высокой точностью описывающей широкий круг физических явлений. Процессы порядка а2, например, е+е~ —> е+е~ и :+е_ —> 77> изучены с высокой точностью < 1% и используются сей-іас, в частности, для измерения интегральной светимости при проведе-іии экспериментов на е+е~-коллайдерах. Важность изучения неупругих іроцессов квантовой электродинамики также несомненна, так они явля-отся процессами существенно более высокого порядка. Кроме того, они іасто представляют собой источник фона, который необходимо учиты-іать при анализе других процессов. Эксперименты на встречных е+е~ [учках являются одним из методов проверки КЭД, поскольку сечения и дифференциальные распределения для процессов могут быть вычислены ( квантовой электродинамике. Большая статистика, накопленная в экс-(ериментах на е+е--коллайдере ВЭПП-2М, позволяет провести изучение іроцессов е+е~ —> е*~е~у и е+е_ —» е+е_77 с высокой точностью.
Сферический нейтральный детектор (СНД) работает на ВЭПП-2М в інтервале энергии 2Е=0.4—1.4 ГэВ с 1995г. СНД представляет собой уни-ерсальный немагнитный детектор. Такие особенности СНД, как больной телесный угол калориметра ~ 90% от 4-к, высокое энергетическое разрешение для фотонов и электронов, наличие системы дрейфовых ка-іер для регистрации треков заряженных частиц, позволяют изучать ши-юкий круг физических процессов. Физическая программа СНД включа-т в себя изучение различных процессов е+е~ аннигиляции, в том числе іроцессов квантовой электродинамики и других процессов с рождением лектронов и фотонов в конечном состоянии.
Примерами последних процессов являются так называемые конверси-нные распады мезонов в реакции типа е+е~ —» V —> Ре+е~, где V, Р — екторные и псевдоскалярные мезоны, причем Р распадается на два фо-она. Эти процессы тесно связаны с радиационными распадами V —» Ру,
которые являются чрезвычайно интересными для проверки кваркові модели, SU(3) симметрии и модели векторной доминантности (VDW Изучая зависимость вероятности этих распадов от величины квадра эффективной массы е+е~ пары q2 = тп2+е- можно исследовать электр магнитную структуру этих переходов. Если мезоны рассматривать к точечные беструктурные объекты, то спектр масс лептонных пар рассч тывается в КЭД, на самом же деле сложная структура частиц меня этот спектр:
где |-FV,p(g2)| - формфактор, определяющий электромагнитную структ ру перехода (V—P). Особое место занимают распады Р — е+е~у, п скольку в данном случае формфактор описывает структуру вершш Р —> 77> т-е- он определяется электромагнитными свойствами мезона В области малых переданных импульсов (g2 « my) выражение д. формфактора Fyp может быть параметризовано следующим образом
Pvp(Q2) = Z 2/д2 = 1 1 2' (
1 - 52/лу р 1 - bVpq2
где Ьур — 1/Лур — наклон формфактора при q2 — 0.
Учитывая экспериментальные возможности ВЭПП-2М, работающе в области энергии рождения легких векторных мезонов, можно изуча такие электромагнитные переходы, как ф —» т)в+е~ или ф — 7ге+е_. Т, как ф-мезоп является интенсивным источником ^(550)-мезонов в распа ф —> 7J7» возможно также изучение конверсионных распадов ту-мезонс В настоящей работе проводилось экспериментальное изучение процесс ф —* г]е+е~ и ц —» е+е_7- Вероятности этих распадов уже были измер ны, однако формфактор перехода ф —» rj еще не измерялся, а предьці щее измерение формфактора т) мезона отличается от предсказания к дели векторной доминантности на два стандартных отклонения и име противоположный знак, поэтому их экспериментальное изучение име важное значение для физики элементарных частиц.
Цель работы состояла в следующем:
в разработка программного обеспечения для создания конфигурац первичного триггера (ПТ) системы сбора данных детектора СЯ/
создание программы вычисления аргументов ПТ для системы с работки экспериментальных данных и моделирования;
разработка системы контроля детектора СНД по экспериментальным событиям;
экспериментальное изучение процессов квантовой электродинамики е+е~ — е+е~7 и е+е~ —> е+е"~77 в области энергии 2Е=0.98 — 1.04ТэВ;
измерение вероятностей конверсионных распадов ф —> т]е+е~ и т] —>
е+е~7;
измерение переходных формфакторов и их наклонов Ьфп и 6^ для
процессов ф —> rje+e~ иг]—* е+е~7;
Научная новизна работы
Разработана и создана система контроля состояния детектора по экс-ериментальным событиям. Написаны программы контроля анодной чаги и катодных полосок дрейфовых камер.
Экспериментально изучены процессы квантовой электродинамики +е~ — е+е_7 и е+е- — е+е-77- Точность измерения сечения этих провесов составляет 4% и 10% соответственно. Для последнего процесса олученная в данной кинематической области точность является наилуч-іей. Проведено сравнение экспериментальных угловых распределений и пектров масс конечных частиц с теоретическими предсказаниями.
Измерены вероятности конверсионных распадов ф —> г)е+е~ и г) —» +е_7- Точность этих измерений сравнима с точностью лучшего преды-ущего эксперимента. Измерены переходные формфакторы и их накло-ы в этих распадах. Для распада ф —* г/е+е_ наше измерение является ервым.
Научная и практическая ценность работы
Разработана программа для работы с первичным триггером системы бора данных. Эта программа позволяет создать и/или редактировать онфигурацию триггера, сохранить ее на диске в виде файла, а также анести всю информацию в блоки первичного триггера.
Разработана программа для вычисления аргументов и масок первич-ого триггера при обработке экспериментальных данных и моделирован-ых событий. Данная программа используется при анализе всех данных детектора СНД.
Создана система для контроля состояния детектора по эксперимен-альным событиям. Созданы программы контроля анодной части и ка-одных полосок дрейфовых камер. Данная система позволяет оператору остаточно быстро обнаружить неисправность в детекторе.
Созданное математическое обеспечение позволило провести серию экс периментов с детектором СНД в области энергий 0.4 — 1.4 ГэВ с интегральной светимостью около 35 пб-1.
Экспериментально изучены процессы квантовой электродинамша е+е~ —> е+е~7 и е+е~ —> е+е_77- Измерены их сечения, проведено сравнение энергетических и угловых распределений и спектров инвариантных масс конечных частиц с теоретическими предсказаниями. Установлено согласие между измерениями и расчетом.
На основе процесса е+е~" —> е+е-7 была изучена конверсия фото нов в е+е~ пару на веществе перед дрейфовой камерой. Проведено срав нение полученных данных с моделированием этого процесса. Показано что моделирование конверсии фотона на веществе согласуется с экспери ментальными данными и может быть использовано при анализе другії? процессов с рождением фотонов.
Измерены вероятности конверсионных распадов ф —> rje+e~ mj-е+е_7- Получены зависимости переходных формфакторов от инвариант ной массы е+е~-пары. Впервые измерен наклон формфактора Ьфп в рас паде ф —> rje+e~. Измерен наклон формфактора bv в распаде г] —* е+е_7
Апробация работы
Материалы диссертации докладывались на международном совеща нии по электрон-позитронным столкновениям в области энергий от ф дс J/ф в Новосибирске в 1999 году, на семинарах экспериментальных ла бораторий ИЯФ СО РАН и опубликованы в физических журналах і препринтах ИЯФ.
Структура работы
Диссертация состоит из введения, 4 основных глав и заключения.
