Электромагнитный калориметр для исследований свойств частиц и резонансов в эксперименте SELEX тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Теоретической и Экспериментальной Физики имени А.И. Алиханова

На правах рукописи

Евдокимов Анатолий Валерьевич

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КАЛОРИМЕТР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СВОЙСТВ ЧАСТИЦ И РЕЗОНАНСОВ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ ЭЕЬЕХ

Специальность 01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2005 г.

УДК 537.1.074

Работа выполнена в ГНЦ РФ "Институт Теоретической и Экспериментальной Физики".

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

Долголенко Анатолий Григорьевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ Гаврилов

Владимир Борисович Курепин

Алексей Борисович

доктор физико-математических наук, ГНЦ РФ ИТЭФ, г. Москва

доктор физико-математических наук, ГНЦ РФ ИТЭФ, г. Москва

доктор физико-математических наук, профессор, ИЯИ РАН, г. Москва

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ - МИФИ (технический университет)

Защита состоится 7 февраля 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д.201.002.01 по адресу: Москва, Б. Черёмушкинская 25, ГНЦ РФ ИТЭФ, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ ИТЭФ.

Автореферат разослан 27 декабря 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук .¿у . В.В.Васильев

AooîA 694

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. В диссертации представлено описание основных характеристик электромагнитного калориметра "Фотон"и некоторые результаты физических исследований, полученные с его использованием в эксперименте SELEX. Основной целью этого эксперимента является изучение процессов рождения очарованных барионов на выведенном пучке гиперонов с энергией 600 ГэВ ускорителя Tevatron в Национальной Лаборатории им. Ферми (США). Установка SELEX представляла собой универсальный трехступенчатый многодетекторный магнитный спектрометр, каждая ступень которого имела в своем составе электромагнитный калориметр "фотон"(1,2,3) на основе свинцовых стекол. В диссертации приведено так же описание программного обеспечения для мониторирования характеристик детектора "Фотон"и пакета программ реконструкции данных, с помощью которого были исследованы процессы £)*(2112) —<■ D,7 и D*(2007) —► £>7, Dtt° с оценкой эффективности восстановления возбужденных состояний очарованных частиц в указанном эксперименте.

Необходимо отметить, что последние несколько лет в физике элементарных частиц наблюдается подлинный "ренессанс адронной спектроскопии", вызванный открытиями сразу нескольких новых частиц с неожиданными и интригующими свойствами. Первым среди них будет справедливо упомянуть открытие сразу в нескольких экпе-риментах пентакварка 0(1540), наблюдение которого требует более глубокого понимания природы взаимодействий в квантовой хромодинамике (КХД) при низкой энергии. Кроме этого 66 и сс спектры были так же обогащены наблюдениями новых состояний - мезона, принадлежащего к d-волновому мультиплету системы Т, новым резонансом Х(3870) и первым радиальным возбуждением т)с в чармонии. Так же был обнаружен первый барион с двойным очарованием - Е+. Последним в этом ряду открытий (но далеко не последним по своему значению) было наблюдение возбужденных состояний очарованных мезонов как в странном, так и нестранном секторе, что обеспечило нас новой информацией о спектроскопии систем с открытым чармом. Напомним, что в 2003 году коллаборация ВаВаг сообщила о первом наблюдении массивного, узкого очарованно-странного мезона Dfj(2317), лежащего ниже DK-порога Очень быстро было получено подтверждение этого мезона из экспериментов CLEO и BELLE. Коллаборация CLEO так же показала, что вышележащее состояние, предположенное ВаВаг, действительно существует и является партнером £>¿/(2317)

Несомненно, продолжение исследований в этой области и особенно поиск "экзотических" (т.е. не описываемых простой кварковой моделью) состояний, это одна из наиболее актуальных в настоящее время задач адронной физики. Для подтверждения теории сильных взаимодействий необходимо детальное сравнение свойств различных адронных состояний, предсказанных в рамках КХД, с экспериментом, для чего нужны не только совершенные детекторы, способные регистрировать как заряженные, так и нейтральные частицы, но и соответствующие,метопы, ЖКОР£ХйуОТЯЧ> а также большая

БИБЛИОТЕКА

С. Петербург QK J

09 JWD»4*f-> '

— *

статистика, что накладывает дополнительные требования на обеспечение стабильной работы экспериментальной установки в течение длительного периода набора данных. Создание адекватного программного обеспечения позволяет выполнить на широкоап-пертурном спектрометре SELEX интересные исследования в области спектроскопии с использованием электромагнитного калориметра, построенного группой ИТЭФ.

Целью диссертационной работы было создание электромагнитного калориметра на основе свинцовых стекол для спектрометра SELEX, разработка программного обеспечения для мониторирования и реконструкции полученных с его помощью данных, сравнение полученных результатов с данными моделирования на основе Монте-Карло и исследование эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и 7г°-мезоном в конечном состоянии на примере реакций £>*(2007) -» £>7, Dw° и D\1(2112) D,j.

Положения, выносимые на защиту

1. Создание экспериментальной установки с электромагнитным калориметром на основе свинцовых стекол, позволяющей проводить измерение гамма-квантов в областях энергий от 2 до 500 ГэВ.

2. Разработка методики и создание программного обеспечения для системы мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и коррекции радиационного поражения свинцовых стекол. Разработка и создание программного обеспечения для реконструкции данных электромагнитного калориметра.

3 Результаты исследования физических характеристик калориметра на пучке частиц ускорителя Tevatron при различных фоновых условиях.

4. Результаты исследования эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и тг° в конечном состоянии на примере реакций ö*(2007) -> £>7, Dir0 и О;(2112) - Д,7.

5. Систематизация и подробное документирование информации о калориметре "фотон", системе сбора данных и спектрометре SELEX в целом.

Научная новизна и практическая ценность работы

Многосекционный калориметр "Фотон"был введен в строй в 1996 году как часть спектрометра SELEX и успешно функционировал в рамках Fermilab Fixed Target Program (Программа экспериментов на фиксированной мишени).

Разработана методика мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра, использовавшаяся в течении всего сеанса набора данных. Разработана методика мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и введения коррекции радиационного поражения свинцовых стекол, позволившая правильно определить соответствующие коэффициенты усиления для каналов электроники.

Созданное программне обеспечене для реконструкции данных электромагнитного калориметра использовалось при обработке всех набранных сеансов.

Изучение сигналов от известных состояний, имеющих фотоны в конечной стадии - я-0, т}, üi, г/, /(1235) и К0 позволило провести оценку чувствительности и разрешающей способности электромагнитного калориметра, а так же определить качество калибровки детекторов "Фотон"в широком диапазоне энергий.

Оценка эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и я-0 в конечном состоянии и определение отношений брэнчингов распадов

D* (2007) позволили сделать выводы о надежности получаемых данных и обеспечили основу для дальнейших исследований в спектрометре SELEX. Электромагнитный калориметр "Фотон"по своим характеристикам не уступает лучшим аналогам (ГАМС-4000, LEDA).

Корректное описание материалов и элементов конструкции установки служит базисом для создания процедур калибровки и восстановления физической информации и для проведения надежных расчетов методом Монте-Карло Проведенная работа по оценке достоинств и недостатков элементов аппаратуры и устройства калориметра в целом использовались и используется при планировании новых экспериментов как в зарубежных ускорительных центрах и институтах - COSMOS (Fermilab), PRIMEX, Е04-012, Е04-112 (все - Jlab), так и планируемых в настоящее время в России (ИТЭФ-ИОН).

Структура и объём диссертации - диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, а также из списка использованной литературы — всего 100 страниц текста, созданного пакетом программ компьютерной системы типографского набора ЮЩХ, включая 52 рисунка и библиографию из 81 наименования.

Апробация работы и публикации Основные результаты, использованные в диссертации, опубликованы в работал [1]-[6| Результаты работы были представлены на "Wine-and-Cheese"ceMHHape Фермилаб, семинаре ИТЭФ, докладывались на собраниях и рабочих совещаниях коллаборации SELEX и на международных конференциях "24th International Conference on Physics in Collision-(PIC 2004), Бостон, США; "6th International Conference on Hyperons, Charm and Beauty Hadrons-(BEACH 2004), Чикаго, CIIIA; "American

Physical Society's Meeting of the Division of Particles and Field"(DPF 2004), Риверсайд, США; "Quark Confinement and the Hadron Spectrum IV"(QCHS 2004), Сардиния, Италия; "Flavor Physics and CP Violation"(FPCP 2004), Даегу, Корея.

Краткое содержание работы

Во введении кратко описана история применения электромагнитных калориметров на основе свинцовых стекол как одного из наиболее эффективных инструментов в физике высоких энергий и подчеркивается актуальность исследований состояний КХД и поиск возможных "экзотических"состояний в свете недавних открытий в спектре cs-мезонов, где были найдены очень узкие состояния вместо ожидаемых широких. Отмечена важность экспериментов, способных регистрировать как заряженные, так и нейтральные частицы, одним из которых является SELEX. Кратко сформулированы основные положения диссертации и основная цель исследований

В первой главе даётся общее описание эксперимента Е781 (FNAL, США) и экспериментальной установки SELEX. Все исследования, описанные в последующих главах диссертации, были выполнены на этой установке. Основная цель эксперимента Е781 заключается в поиске и исследовании очарованных барионов, их распадов и характеристик образования в широком кинематическом диапазоне хр > 0.1. Установка SELEX представляла собой универсальный трехступенчатый магнитный спектрометр, способный регистрировать и идентифицировать как заряженные, так и нейтральные часгицы. Ключевыми элементами установки являлись система прецизионных мик-ростриповых детекторов (на момент набора статистики она была самой большой в мире) и уникальный калориметр на основе свинцовых стекол "фотон". Это позволи-

ряд дополнительных исследований, в частности исследования в области спектроскопии возбужденных состояний очарованных мезонов. Общая схема установки показана на рис. 1.

Selex (Е781) Proton Center Layout

Vertex Region

20 iim ptteti S4 Bun ~ SdntKMtor

Л tun pteh VXSIMecton

TamMa

Си Паяют!

Infraction ЗспШт

39timptteh W St detectors

3 uv xy 4 и»

litLetacUoft

Veto(V5)

9c<mil(artjor

Рис. 1. Схематический вид спектрометра БЕЬЕХ и области вершинного детектора.

Для формирования вторичного пучка протоны с энергией 800 ГэВ направлялись на бериллиевую мишень, расположенную в начале гиперонного канала с номинальным значением импульса 650 ГэВ. Гиперонный пучок, состоящий из приблизительно 50.9% 1Г", 46 3% Г", 1.6% К~ и 12% 5~, имел интенсивность 0 6-10® частиц в секунду. Пучковые частицы, после идентификации посредством детектора переходного излучения и измерения системой микростриповых детекторов, падали на сегментированную мишень Мишень состояла из двух медных и трех алмазных фольг, расположенных на расстоянии 1,5 см друг от друга.

Веер частиц, получившихся в первичном взаимодействии, летит вдоль направлении пучка через остальные части установки, где и регистрируется Установка ЭЕЬЕХ разделяется на спектрометры или участки, где в промежутке между отклонякнци-

ми магнитами в отсутствии магнитного поля заряженные частицы свободно летят вперед. Магнитное поле внутри магнитов отклоняет заряженные частицы, что позволяет получить информацию об их импульсе. Позиции треков частиц определяются информацией, получаемой с пропорциональных проволочных камер и кремниевых детекторов. Кольцевой черенковский детектор и детекторы переходного излучения помогают определить тип проходящей заряженной частицы. Позиции треков после RICH определяются с помощью векторных дрейфовых камер. Нейтральные частицы детектируются в электромагнитных калориметрах "Фотон"и адронном калориметре.

Выработка триггерных решений осуществлялась с помощью сцинтилляционных счетчиков, использовавшихся для выделения пучковой частицы и взаимодействий в мишени, а также для подавления гало пучка и взаимодействий в веществе установки до мишени Сцинтилляционные годоскопы использовались для выделения процессов с определенной множественностью заряженных частиц в конечном состоянии. В триггере для изучения очарованных процессов (чарм триггере) требовалось срабатывание счетчиков взаимодействия (определенного как сигнал от счетчика взаимодействия в три раза большего чем от минимально ионизирующей частицы), наличие сигнала от пучкового детектора и два отклика в положительной области годоскопа HI. Для проведения калибровок и специальных измерений использовался также "пуч-ковый"триггер, в выработке которого принимали участие только расположенные до мишени детекторы. Вместе с чарм-триггером, в эксперименте так же использовались: а) Адрон-Электронный (Hadron-Electron) триггер упругого рассеяния, который смотрел конечные состояния с двумя негативными треками; Ь) Гиперонный (Нурегоп) триггер, который искал состояния с одной заряженной частицей в районе мишени и три заряженные частицы в спектрометре; с) Эксклюзивный (Exclusive) триггер, который искал конечные состояния с 3-5 заряженными частицами.

Система сбора данных позволяла принимать до 100 ООО событий со средним объемом данных 5Кб при цикле работы ускорителя 60 секунд, из которых продолжительность пучка составляла 20 секунд. Для сокращения объема записываемых на магнитные носители данных был создан программный фильтр. В нем использовались достаточно мягкие критерии отбора событий, не оказывающие влияния на последующий анализ, но тем не менее обеспечившие уменьшение объема данных в 1,5-2 раза

Во второй главе детально рассмотрен принцип работы и устройство электромагнитного калориметра. Каждый из спектрометров Ml, М2, МЗ установки SELEX включает детекторы "фотон 1, 2,3-[1) Технически, каждый из этих спектрометров представляет полностью независимую систему. Детекторы "Фотон"были разработаны, чтобы обеспечить регистрацию гамма-квантов в областях энергий около 20, 50 и 500 ГэВ для "фотон 1, 2, 3"соответственно. Каждый калориметр имеет модульную структуру с 630, 726, 316 блоками из свинцового стекла для "фотон 1, 2, 3"соответ-ственно (см. рис. 2-4).

Каждый детектор имеет прямоугольное отверстие для пучка, который не про-взаимодействовал в мишени. Структура детекторов "Фотон"подробно описывается в табл. 1.

Каждый калориметр располагается в металлическом каркасе. Он защищает блоки свинцового стекла от света и магнитных полей. Каркас также служит в качестве гер-

Таблица 1 Спецификация калориметров из свинцового стекла в ЯЕЬЕХ

блоки г позиция поперечные размеры

маленькие большие см общий (см2) отверстие (сма)

"Фотон 1" 576 54 526,6 136 9 х 111 42,5 х 16,5

"Фотон 2" 540 186 3573,2 230,9 х 110,6 50,7 х 41,2

"Фотон 3" 316 5003,9 80 х 61 15,2 х 7,6

яяяяяккзсссввяв

мотми яавяв 'аш»в*»«**»11«в

я*8вь8»гччдя*а1 •»к-.сс.ер.взэвяяяв!

Г-Х «>% '.5 Вь!|*и4 »-.ЯР ЗВВГгта «-л?!« '.к»«¡¿ЯЯЙ-«<Г сжвг—мииавввв» ■виввяав»иввввивяквя./'иааавааж1 ввввввввхзаэввдЕЕааЕя . кзв ага вваввавваяашиаяввяввв звава еасгзегтг^^нн' вевпезв ввеивв зв^^^^^^^В^кк&взквк = 3 кг = 2

•■»«•рак^^ВВЯШпншна жаяяпжт»я»жз1вжж1яешшяяш21вяяяаш вяяаааввяяяяяавамаё ашыяаааав ввваяикввияяяяквав гяяяяяяяш вааааявяввявварвава а*в»яама~" ■авввяяааяаяааяваав ваиаевяв няншняняя яявяаияякамаЕвнмя яяявяявпеяяяяавввяаяаввиаавя »емчкяяасяяяавевнвааивваяча *тш»ят»яяя»*яяшы-вшяштяшвяяя

•и fvt.-4r.rU 1 1 1 Г 1 I ,1

Рис. 2. Вид "Фотон 1"со стороны мишени. Затемненнные квадраты показывают типичное распределение энергии в восстановленном событии. Черные точки - координаты восстановленных фотонных кластеров, белые - относятся к остальным нейтральным частицам, а заштрихованные - к заряженным частицам.

ш ш —; щ 1 ик р Ш п Ш ш о [¿яЗЁ«« ш

¿у 3 ы ■»«явив (.агав в № рэт вен »8 я гй 1 к г*

а Г4"' ж № Г"

ИГ- т я тятштяя я я: ■ ввввам вкшвкж «и ят ШП яя як тя шш шя «а ц ш п

ез 3 ■вяваввваовв - явввввавяавввс ййвавжвквяжязшс 1 ■ 4£ ■ [i

ш • р1 е р* 1 «1 _ * • "Г ■ с

3 м и сг

-i г? Ш1 тя ■ ж i п

у Г □ гч • яш

□ 3 "т1 р •

г п ¡3» 3 "1

р ц А л >ы г"

м я «1 н

± п а я "Г Г

• п

Л1 м а Г" I

V **;, рг] I Г

_ 1 Щ г

гП Г

т £ ^ 1_

П - Г ■

= _; т. ' " :__ □ □ □ У □ □ У □ □ ш □ □ н □ _ . ___ с ю

Рис. 3. Вид "Фотон 2"со стороны мишени. Затемненные квадраты показывают типичное распределение энергии в восстановленном событии. Черные точки - координаты восстановленных фотонных кластеров, белые - относятся к остальным нейтральным частицам, а заштрихованные - к заряженным частицам

■i - н - - - 3 7 - г - -

в Г —

3 п

ñ —1

В

Г

1

* ¡lili

НИ LUI. 1

■■ШМИВЯКНКЯП «И ■■■!

114 г -с! i -ft I 1 1 И I H 1 1 14*1 II

LJ 11J1 -1 J

Шттп 11 U 111 Ш И

Рис. 4. Вид "Фотон 3"со стороны мишени. Затемненные квадраты показывают типичное распределение энергии в восстановленном событии. Черные точки - координаты восстановленных фотонных кластеров, а заштрихованные - к заряженным частицам.

метического объема что позволяет обдувать делители фотоумножителей нейтральным сухим газом (азот). Каждый из детекторов "Фотон"был установлен на подвижную платформу. Стенды с подвижными платформами, как и сами детекторы "фотон", были созданы группами ИТЭФ (Москва) и ИФВЭ (Протвино) и установлены на рельсы в экспериментальном зале эксперимента SELEX.

Третья глава посвящена рассмотрению методов калибровки и мониторирования электромагнитного калориметра. Описана методика реконструкция событий в калориметрах "Фотон"и краткое описание процедур калибровки детекторов "Фотон"на электронах и 7г°-мезонах. Приводятся результаты изучения стабильности его работы и радиационного повреждения свинцовых стекол. Система мониторирования состояла из двух практически независимых систем, основанных на светодиодах (Light Emittion Diode или LED) и на ультрафиолетовом (UV) лазере. Долговременная стабильность работы каждого калориметра была проверена проверкой уровня пьедесталов АЦП и значений коэффициентов усиления. Было найдено, что они были стабильны в пределах нескольких процентов в течение всего времени работы, рис. 5 показывает значения пьедесталов для трех типичных модулей, снятых за период в несколько месяцев.

Далее приводится описание методики измерения падения прозрачности свинцового стекла вследствии радиационного поражения. Сравнение сигналов от светодиодов и лазерного источника, позволяющее отделить неустойчивость работы самого ФЭУ и питающей его электроники, помогает определись степень радиационного повреждения стекла. Поправка к коэффициентам усиления для каждого канала расчитывалась по формуле Rcorr ~ х Здесь Aled, Ашет и A'LBD, A'la>eT - значения измеренных откликов (нормализованные на показатели своих PIN фотодиодов) ФЭУ на светодиоды и лазер, соответственно, в начале и в конце (так же нормализованные на показатели своих PIN фотодиодов). Блоки, поврежденные радиацией, имеют значения т ниже единицы, из-за потерь прозрачности в результате радиационного поражения.

Изменения коэффициентов Ra,тт за все время набора данных для нескольких каналов каждого из детекторов "Фотон"были изучены, чтобы оценить зависимость прозрачности свинцового стекла от интенсивности пучка. Результаты показаны на рис. 6 для доступных ранов, где Rcarr показан для типичного счетчика "Фотон 1"(непо-врежденного) и для двух поврежденных счетчиков "Фотон 2"и "Фотон 3". Счетчик "Фотон 1 "счетчик фактически не имеет существенных изменений параметра во времени.

6000 7000 8000 9000 10000 Яш №нпЬег

;лсо гоч> ■'сую есос ^осо ■-■осе I ^с*

" к

Рис. 5. Значения пьедесталов АЦП для трех типичных счетчиков (по одному из каждого калориметра "фотон") во время набора данных.

Рис 6. Долговременная вариация Лглгг для типичных счетчиков из "Фотон 1"(верхняя гистограмма), для поврежденного счетчика "Фотон 2"(сред-няя гистограмма) и для поврежденного счетчика "Фотон 3"(нижняя гистограмма).

Для счетчиков, поврежденных радиацией, наблюдается четкое линейное уменьшение сигнала от номера набранного рана. Имеются несколько специальных точек на рис 6 - виден небольшой скачок в области ранов 9837-9844, где произошло отключение электроники эксперимента, а интенсивность пучка после этого изменилась в 10 раз. Соответственно и Ясонн менялся очень медленно после этой отметки. В конце главы подчеркивается, что разработка и применение методики для изучения радиационного поражения свинцовых стекол электромагнитного калориметра позволила правильно оценить степень потемнения стекол, что было существенным для правильного определения коэффициентов усиления для каналов электроники.

В четвертой главе приведены результаты исследований эффективности работы детекторов "Фотон"по экспериментальным данным. Чтобы показать чувствительность детектора и его разрешающую способность, были построены сигналы от нескольких широко известных состояний, имеющих фотоны в конечной стадии. Лучший тест калибровки детекторов "Фотон"в широком диапазоне энергий можно провести при изучении массовых распределений в событиях из реальных данных Эксклюзивный триггер обладает более низкой множественностью и позволил получить чистые сигналы многих адронных состояний. Нейтральные состояния л0 и т/ идентифицированы через моды распада с двумя фотонами в конечном состоянии Для этой цели были отобраны события в 7г~-пучке, где имелось ровно два фотонных кластера с энергией более 2 ГэВ каждое и суммарной энергей системы с двумя фотонами ЕУ1 > 10 ГэВ. Рис. 7 показывает инвариантное массовое распределение для двух фотонов с четкими

и г) пиками.

0.2 си 0.4 0.5 0.6

ШЛО«»

Рис. 7. Инвариантное массовое распределение для системы 77 (?г_-пучок, Эксклюзивный триггер, й, > 2 ГэВ, ЛГ7 = 2, Е-гу > 10 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М равно 6% для 7Г° и 5% для 77.

0.Б 07 ota ол

ЩкъЬГ-гуг]), OéV

Рис. 8. Спектр эффективных масс для системы ж+ж~ж° (£~-пучок, Эксклюзивный триггер, Еу > 2 ГэВ, ЛГ7 = 2, Ежо > 10 ГэВ). Разрешение по массе а{М)/М - 1.2% для 7] и 1.8% для ш

Мезоны г] и ш идентифицировались по их распаду ж+ж~ж°. Для этих целей были отобраны события в Эксклюзивном триггере в ¿'"-пучке. События содержали два фотонных кластера с энергией более 2 ГэВ каждое и удовлетворяли критериям отбора 7г° (лежали внутри массового окна ±25 МэВ от табличного (PDG) значения массы, при дополнительном условии, что ж~ не является лидирующей частицей рис. 8 показывает инвариантное массовое распределение ж+ж~ж° для событий с Е„о > 10 ГэВ

Мезоны Vй/ были отобраны по каналу ж+ж~т). Для этой цели были отобраны события в Эксклюзивном триггере в ж~- и -пучке Эти события содержали два фотонных кластера с энергией более 2 ГэВ каждый, удовлетворяли критериям отбора Г) (лежали внутри массового окна ±50 МэВ от табличного (PDG) значения массы, и условию, что ж" не является лидирующей частицей, рис. 9 показывает эффективное массовое распределение ж+ж~т] для событий с Е^ > 10 ГэВ.

Для построения К0 —» 2ж° были отобраны события в Эксклюзивном триггере в пучке. Эти события имели фотонные кластеры с энергией более 4 ГэВ и несколько пар, удовлетворяющих критериям отбора ж0 (лежали внутри массового окна ±20 МэВ от табличного значения массы), и таких пар было не более четырех. Рис. 10 показывает эффективное массовое распределение 2т0 для событий с Е^о > 30 ГэВ.

Мезон 77 так же рассматривался в распаде г) —» Зж°. При этом требовалось, чтобы детекторы Фотон зарегистрировали шесть фотонных кластеров, имеющих энергию более 5 ГэВ и чтобы эти кластеры сформировали три кандидата в ж0 (внутри массового окна ±20 MeV от табличного значения) рис. 11 показывает эффективное массовое распределение 37г° для событий с Е„о > 20 ГэВ.

Рис. 12 показывает эффективное массовое распределение для 7т+7Г~7 системы. Для построения этого распределения были отобраны события в Эксклюзивном триггере в

Рис 9 Спектр эффективных масс для системы тг+7г~77 (Эксклюзивный триггер, Еп > 2 ГэВ, Щ = 2, Ет, > 10 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М - 0.8% для системы г/ и 1.35% для системы /.

Рис. 11. Спектр эффективных масс для системы 37г° (17""-пучок, Эксклюзивный триггер, Еу > 5 ГэВ, Щ = 6, Ежо > 20 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М для системы г\ - 1.9%.

Рис 10 Спектр эффективных масс для системы 2тг° beam, Эксклюзивном триггере, Е-у > 4 ГэВ, NTо < 4, Е^о > 30 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М для системы К0 - 2.2%.

Рис. 12. Спектр эффективных масс для системы тг+7г-7 (17~-пучок, Эксклюзивный триггер). 1 - "фалыпивый"пик от распада т] —»7г+тг~7г° с одним поте-ряным фотоном. 2 - "фалыпивый"пик ОТ распада и -» 7Г+7Г"7Г° с одним по-теряным фотоном. Фальшивые пики сдвинуты в область меньших масс.

Е~ пучке со следующими обрезаниями. 7Г~ не был лидирующей частицей, Еу > 2 ГэВ, имелся по крайней мере один фотон с > 50 ГэВ, гамма-квант не образовывал 7Г° с любыми другими фотонами, и имелся только один фотон с Е-, > 4 ГэВ в данном событии. Хорошо наблюдаются четыре пика (смотри пояснения к рисунку для их описания).

В конце главы формулируется утверждение, что для эксперимента SELEX на ускорителе Tevatron был создан уникальный электромагнитный калориметр на основе свинцовых стекол (фотон), позволивший с высокой точностью измерять энергии гамма-квантов в диапазоне от 2 до 500 ГэВ. Эффективность и стабильность отклика калориметра непрерывно измерялась в течение всего времени набора данных, полученные результаты находятся в хорошем согласии с проектными требованиями и ожиданиями.

Пятая глава посвящена описанию процедура набора данных в эксперименте SELEX, работе программ реконструкции и методам анализа экспериментальных данных Приводится описание обрезаний, применяемых при отборе очарованных адронов: Lz - разделение между первичной и вторичной вершинами, п2 - неопределенность в расстоянии z между двумя вершинами, Ljcr - взвешенное разделение между первичной и вторичной вершинами, pointback - параметр, показывающий насколько хорошо суммарный импульс треков во вторичной вершине указывает на первичную вершину и scut(index) - взвешенная мера расстояния, на которое трек с номером index (после процедуры сортировки по величине промаха) промахивается от первичной вершины.

В шестой главе описано исследование эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и 7г° в конечном состоянии на примере реакций Z?*(2007) —> Dy, Dir0 и £>'(2112) —<• Ds7 с использованием фотонов, зарегистрированных в электромагнитном калориметре Приведены результаты исследования относительной ширины каналов распада ¿)*(2007). Анализ начинался с реконструкции и отбора D+- и D°- кандидатов.

В начале описана процедура отбора Ра-кандидатов При отборе использовалось обрезание по параметру pointback < 8; обрезание по качеству вторичной вершины X2/nii < 3; разделение первичной и вторичной вершины па уровне L/cг < 8; треки которые попали в RICH (р > 22 ГэВ/с) должны были быть идентифицированы как каоны, если эта гипотеза была наиболее вероятна, а пион должен был быть идентифицирован, если попадал в RICH; обрезание по параметру scut(S) > 8. После всех отборов был восстановлено 544 ±29 события Е~ индуцированных кандидатов в Df.

Далее описано изучение распада D*(2112) —> Ds7 и методика оценки комбинат торного фона методом смешанных событий Так же приводится краткое описание программы моделирования отклика детектора методом Монте-Карло. Для проверки работы программы реконструкции было проведено исследование распада D*(2112) по каналу D,7 (BR = 95 %). Прошедшие отбор кандидаты Ds были объединены с 7-квантами с энергией Е1 > 1 ГэВ. Разница масс M{K+K~iti) - М(К+К~я) в области 0,5 — 1 ГэВ/с2 показана на рис. 13.

Сигнал был отфитирован функцией Гаусса плюс полиномиальная функция. Разница масс М(А"+А"~7Г7) - М(К+К~ж) равна 143,7А 1,5 МэВ/с2, что близко к табличному значению PDG 143,9±0,4 МэВ/сг. Количество событий в пике над фоном - 60,1±14,9 событий, а ширина (<т) оказалась равна 8,2± 1,5 МэВ При исследовании распада

S/oo

3

с

lu 30

во

40

20

0 0 0.0S 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 M ОМ &5 (M(Dt-^M<DJ) веЧк?

Рис. 13. D* (2112) сигнал в спектре разницы масс. Заштрихованная область - комбинаторный фон, полученный методом смешанных событий.

D*a{2112) по каналу D,7 была так же впервые в рамках эксперимента SELEX применена техника "смешанных событий". Для оценки комбинаторного фона каждый Ds кандидат из сигнальной области был смешан с 7 кандидатами от 25 предыдущих событий, а полученное распределение отнормировано. Было показано, что смешанные события очень хорошо моделируют форму фона, но не производят никакого сигнального пика. Свойства полученного сигнала были сравнены с ожидаемыми откликами детектора с помощью метода Монте-Карло.

На основании результатов исследований было сделано заключение, что Монте-Карло эксперимента SELEX с высокой точностью описывает отклики спектрометра как для регистрации заряженных, так и нейтральных частиц. В последующем анализе при фитировании сигналов были использованы значения для ширин, фиксированных на значения, полученные в результате моделирования. Это особенно важно при анализе сигналов с небольшой статистикой. Эффективность регистрации процесса £>*(2112) —» D,7 была определена на уровне около (47 ± 2)%. С учетом этой величины была получена оценка количества зарегестрированпых в эксперименте SELEX Df мезонов, полученных от распадов D*(2112); эта величина оказалась равной (25 ± 2)%, что существенно ниже чем наблюдаемая на е+е~ коллайдерах (~ 59% для CLEO). Для процесса Z?*(2112) —» Dan° было получено значение эффективности регистрации на уровне (16 ± 2)%. Ожидаемое количество событий, с учетом взаимных бренчингов и эффективностей, оказалось равно 1,6 ±1,2. При сравнении этой величины с числом реально полученных в эксперименте Z)*(2112) —> Ds7r° кандидатов (0.9±4.8) видно, что они совпадают па пределах своих ошибок, что может служить еще одним указанием на хорошее согласие между моделированием и экспериментом.

Далее описано изучение распадов D*0—*D°ir0 и О*0—»£>°7 . Кандидаты в D0 были восстановлены по двум модам распада D0 —> К~п+ и D0 —> К*7ГР7Г+7Г~, при ис-

доаш. и J I mass difference:

f 143.7(1 4) MeV/c"

S+B: 221 events В. 160 events significance' 4 8 о

пользовании следующих обрезаний- Lfiт > 6; pointback < 5,x2/n<i вторичной вершины <3.

Кандидаты D0 в массовом окне 1,9685 ± 0,025 ГэВ были объединены с восстановленными 7-квантами с энергией Е^ > 5 ГэВ. Для уменьшения влияния ошибок в определении импульсов треков, составляющих jd° , была применена методика вычисления разницы масс между основным и возбужденным состояниями ГР -мезона. Разница масс M(D°7) - M(Z)°) в области 0,5-1 ГэВ/с2 показана на рис. 14. Отмечается, что в случае распада D°* —► D°~f от фотонов из распадов 7г°-мезонов возникает дополнительный фон. Для уменьшения этого фона было введено дополнительное ограничение - комбинация с 7-квантом не принималась к дальнейшему рассмотрению, если он в паре с любым другим 7-квантом в событии имел инвариантную массу в пределах ¿25 МэВ/с2 от номинальной массы 7г°-мезона.

После применения всех ограничений в распределении наблюдается ясный сигнал £)°*(2007) Сигнал был отфитирован функцией Гаусса плюс полиномиальная функция. Разница масс М(£>°7) - M(D°) оказалось равной 141,2 ±0,9 МэВ/с2, что близко к табличному значению PDG 142,12 ±0,07 МэВ/с2. Количество событий в пике над фоном - 491,8 ±53,94 событий. Ширина (а) оказалась равна 8,3 ±0,8 МэВ.

Рис. 14. Распределение для разни- Рис. 15. Распределение для разницы масс MfKKTr* 7) - М(КК7Г± ) цы масс М(ККж± тг°) - М^Ктг* ) Е.г > 5 GeV, (тг° 77).

Далее кандидаты D0 в массовом окне 1,9685 ±0,025 ГэВ были объединены с восстановленными кандидатами в 7г°-мезон с энергией Ь'77 > 5 ГэВ и построена разница масс M(DV) - M(D°). Для уменьшения влияния ошибок в определении импульсов треков, составляющих D0 , была применена методика вычисления разницы масс между основным и возбужденным состояниями D° -мезона и стандартная процедура "mass соп.чкгет"для 7г°-мезона (где 4-х импульс мезона варьируется в пределах своих ошибок для получения табличного значения массы ^-кандидата).

Результаты показаны на рис. 15, где представлено распределение для разницы масс в М(Е>° я-0) - M(D° ). Разница масс оказалась равна 142,2±1,2 МэВ/с2, что так

же близко к табличному зпачению PDG 142,12 ±0,07 МэВ/с2. Количество событий в пике над фоном - 220,4±22,42 событий Ширина (<т) оказалась равна 11, б ± 1,2 МэВ.

Было проведено исследование стабильности получаемого сигнала от того, насколько была правильно проведена калибровка детектора. Было установлено, что сигнал не изменяется с вариациями ±2 % по энергетической шкале. Поскольку точность при определении разницы масс в данной моде менее зависима от неопределенностей, связанных с энергетическими калибровками, конечный результат для разницы масс был определен как М(£>*°) - M{D°) = 142,2 ±1,2.

Далее в работе описано определение относительных вероятностей распадов c^dv и D'O-^D0"/ :

_ Br(D"° —> Д°7) _ N(D'° -> ¿>°7) Д/ДД*0-> Р°7г°) ^ ~ Bt(D*° — О°7г0) " Eff{D*° -> D°7) N(D*° D°ir°) '

с использованием всех описанных выше измерений

Отмечается, что при таком рассмотрении систематические погрешности, связанные с эффективностью восстановления /}°-мезонов и эффективностью остальных обрезаний сокращаются и не дают вклада в конечный результат. Геометрическая эффективность регистрации фотонов и эффективность обрезаний на параметры кандидатов в О0-мезон были определены путем моделирования рассматриваемых процессов по методу Монте-Карло. После подставления значений, полученных из моделирования методом Монте-Карло и результатов фитов было получено значение

_ Вг(1Г°->Д»7) _П71

Так как £>*°-мезон имеет только два разрешенных канала распада для уточнения результата было использовано дополнительное ограничение, чтобы сумма вероятностей равнялась единице. Используя полученное значение для отношения Rq была определена относительная вероятность для обоих каналов: Br(D*° -> D°7) = (41,8 ± 3,6)%; Br(D*> Л°) = (58,2 ± 3,6)%.

Далее дается сравнение полученных результаюв с данными других экспериментов. В табл. 2 приведено сравнение результата настоящей работы по измерению Br(D*°->D°7) с результатами других экспериментов на момент нашего анализа. Показывается, что несмотря на то, что ошибка эксперимента SELEX чуть более высока, по сравнению с последними экспериментами CLEO и ARGUS, полученная величина хорошо согласуется как со средним общемировым, так и с каждым из них в отдельности.

В конце главы на основании всех исследований делается утверждение, что хорошее энергетическое разрешение и высокая угловая разрешающая способность электромагнитного калориметра "Фотон"спектрометра SELEX дает возможность выполнить ряд точных измерений как в очарованном, так и не очарованном секторах физики адро-нов. Дизайн, конструкция и свойства детекторов "Фотон"были подробно описаны [1], что служит базисом для создания процедур калибровки и восстановления физической информации и для проведения надежных расчетов методом Монте-Карло.

В заключении приведены основные результаты работы"

Таблица 2 Результаты по измерению Br(D"° --> D°7)

эксперимент год Вг(%)

MARK I 1977 45 ±15

MARK II 1982 47 ±12

JADE 1985 53 ± 9 ± 10

HRS 1987 47 ±23

MARK III 1988 37 ± 8 ± 8

CLEO 1992 36,4 ± 2,3 ± 3,3

ARGUS 1994 40,4 ±3,5 ±2,8

среднемировое сейчас 38,1 ±2,9

SELEX 1997 41,8 ±3,6

1. Собрана и подготовлена к проведению исследований экспериментальная установка с электромагнитным калориметром на основе свинцовых стекол, позволяющая проводить измерение гамма-квантов в областях энергий от 2 до 500 ГэВ. С ее помощью были набраны и записаны па ленту данные, содержащие 1 миллиард взаимодействий с триггером на распад очарованных адронов,

2 Разработаны методики мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и введения коррекции радиационного поражения свинцовых стекол, что позволило правильно определить соответствующие коэффициенты усиления для каналов электроники.

3. Создано новое и адаптировано существовавшее старое программное обеспечение для реконструкции данных электромагнитного калориметра спектрометра SELEX и проведена их обработка. Получены наборы DST (стрипы), которые непосредственно использовались для методических исследований, калибровок и физического анализа. Эти работы обеспечили основу для дальнейших исследований в спектрометре SELEX по данным сеансов 1996-1997 г.

4. Проведено измерение разности масс М(£>;) - М(£>,) = 143.7 ± 1.5 МэВ и M(D*°) - М(£>°) = 142.0 ± 1.2 МэВ.

Измерены относительные вероятности распада £)°"(2007) Bt(D*° -> D°-r) = (41,8 ± 3,6)%; Br(D'° - DV) = (58,2 ± 3,6)%.

Полученные значения хорошо согласуются со средним общемировым и показывают надежность результатов, получаемых в эксперименте SELEX с помощью электромагнитного калориметра "фотон". Электромагнитный калориметр по своим характеристикам не уступает лучшим аналогам (ГАМС-4000, LEDA).

5. Проведено полное описание материалов и элементов конструкции установки, что служит базисом для создания процедур калибровки и восстановления физической информации и для проведения надежных расчетов методом Монте-Карло. Проведенная работа по оценке достоинств и недостатков элементов аппаратуры и устройства калориметра в целом использовались при планировании экспериментов COSMOS (Fermilab), PRIMEX(JIab Hall В), E04-012(Jlab Hall А) и

продолжают использоваться при планировании новых экспериментов как в зарубежных ускорительных центрах и институтах - Е04-112 (ЛаЬ), так и в России (ИТЭФ-ИОН).

Список литературы

[1] [М. Y. Balatz], P. S. Cooper, G. V. Davidenko, A. G. Dolgolenko, G. В. Dzyubenko, А. V. Evdokimov, I. Giller, Y. M Goncharenko, A. D. Kamenskii, M. A. Kubantsev, V. F. Kurshetsov, J. Lach, L. G. Landsberg, I. F. Larin, V. A. Matveev, M. A. Moinester, S. B. Nurushev, A. Ocherashvili, J. Russ, V. K. Semyatchkin, A. I. Sitnikov, V. Steiner, I. I. Tsukerman, A. N. Vasiliev, D. V. Vavilov, V. S. Verebryusov, V. A. Victorov, V. E. Vishnyakov.

"THE LEAD - GLASS ELECTROMAGNETIC CALORIMETER FOR THE SELEX EXPERIMENT.",

Nucl. Instr. and Meth. A 545 (2005) 114.

[2] A. V. Evdokimov et al. [SELEX collaboration],

"FIRST OBSERVATION OF A NARROW CHARM-STRANGE MESON £>¿(2632) £>+77 AND D°K+. ", Phys. Rev. Lett. 93, 242001 (2004)

[3] P. Cooper, A. V. Evdokimov et al. [SELEX collaboration],

"FIRST OBSERVATION OF A NARROW CHARM-STRANGE MESON D+j{2632) £>+77 AND D°K+ ", ECONF C0406271 MÖNT01 (2004)

[4] P. Cooper, A. V. Evdokimov et al [SELEX collaboration], "FIRST OBSERVATION OF A NARROW D/SJ MESON at 26SS-MeV/c**S",

Nucl.Phys.Proc.Suppl.l42:467-495,2005

[5] J. Engelfried, A. V. Evdokimov et al. [SELEX collaboration], "Recent SELEX Results on the Properties of Charmed Hadrons ", AIP Conference Proceedings Volume 756:192-194,2005

[6] J. Russ, A. V. Evdokimov et al. [SELEX collaboration], "First Observation of the DsJ(S6S2)", Int.J.Mod.Phys.A Vol. 20, No. 16 (2005) 3675-3676

Подписано к печати 23.12.05 Формат 60 х 90 1/16

Усл.печ.л. 1,1 Уч.-изд.л. 0,8 Тираж 100 Заказ 519

Отпечатано в ИТЭФ, 117218, Москва, Б.Черёмушкинская, 25

9 6-69 1

i i

r•

Содержание 1 Введение

1. Описаиие эксперимента SELEX 9 1.1. Эксперимент Е-781 ускорительного центра Фермилаб 1.2. Система координат установки SELEX.

1.3. Гипероиный пучок.

1.4. Пучковый спектрометр.

Г 1.4.1. Пучковый детектор переходного излучения.

1.4.2. Пучковые кремниевые детекторы.

1.4.3. Триггерный кремниевый детектор малых углов рассеяния.

1.4.4. Мишени.

1.5. Вершинный спектрометр.

1.5.1. Вершинные кремниевые детекторы.

1.6. Ml спектрометр. ч 1.6.1. Ml магнит.

1.6.2. Ml многопроволочные пропорциональные камеры

У 1.6.3. Большие кремниевые детекторы Ml

1.6.4. Ml дрейфовые камеры.

1.6.5. Электромагнитный калориметр.

1.7. М2 спектрометр.

1.7.1. М2 магнит.

1.7.2. М2 многопроволочные пропорциональные камеры

1.7.3. Детекторы переходного излучения электронов.

1.7.4. Большие кремниевые детекторы М 1.7.5. Кольцевой черепковский детектор.

1.7.6. Векторные дрейфовые камеры. t 1.8. МЗ спектрометр.

1.9. Триггер и система сбора данных.

2. Электромагнитный калориметр эксперимента SELEX

2.1. Общий вид детекторов Фотон.

2.2. Подвижные платформы детекторов Фотон. 2.3. Счетчики из свинцового стекла.

2.4. Высоковольтное питание. 2.5. Электроника считывания данных.

2.5.1. АЦП.

2.5.2. Локальная триггерная логика АЦП.

2.6. Дополнительный триггер Фотон 3.

3. Мониторирование и калибровка калориметров Фотон 44 ^ 3.1. Система мониторирования на светодиодах.

3.2. Лазерная система мониторирования.

3.3. Процедура мониторирования.

3.4. Магнитный тест детекторов Фотон.

3.5. Реконструкция события в калориметрах Фотон.

3.6. Изучение пространственного разрешения детекторов Фотон.

3.7. Изучение поправок на угол входа частиц.

3.8. Калибровка детекторов Фотон на электронах и 7Г°.

3.8.1. Отбор событий для калибровки на 7Г°.

3.8.2. Результаты калибровки на я-0. 3.9. Мониторирование калориметров Фотон во время сеанса.

3.10. Мониторирование радиационного повреждения.

4. Оценка эффективности работы детекторов Фотон по экспериментальным данным

5. Обработка данных в эксперименте SELEX

5.1. Набор данных во время сеанса.

5.2. Фильтрация данных во вермя сеанса.

5.3. Процедура стандартного анализа в эксперименте SELEX

5.3.1. Распаковка данных.

5.3.2. Трекинг.

5.3.3. Идентификация частиц. 5.3.4. Нахождение вершин.

5.4. Работа программы реконструкции Recon.

5.5. Аиализ выходных данных программы реконструкции Recon.

6. Изучение распадов D*(2112) —► Ds7 и D*{2007) —► с использованием фотонов, зарегистрированных в калориметре.

6.1. Изучение распада £>;(2112) -* Ds7.

6.2. Моделирование откликов детектора методом Монте-Карло.

6.3. Исследование распадов D*°-+D°тг° и

6.3.1. Определение относительных вероятностей распадов D*°—+D°тг° и

D*°-+D° 7.

6.4. Сравнение полученных результатов с данными других экспериментов

В диссертации представлено описание основных характеристик электромагнитного калориметра Фотон и некоторые результаты физических исследований, полученные с его использованием в эксперименте SELEX. Основной целью этого эксперимента является изучение процессов рождения очарованных барионов на выведенном пучке гиперонов с энергией 600 ГэВ ускорителя Tevatron в Национальной Лаборатории им. Ферми (США). Установка SELEX представляла собой универсальный трехступенчатый многодетекторный магнитный спектрометр, каждая ступень которого имела в своем составе электромагнитный калориметр на основе свинцовых стекол (Фотон 1,2,3). В диссертации приведено также описание программного обеспечения для мониторирования характеристик детектора Фотон и пакета программ реконструкции данных, с помощью которого были исследованы процессы D*(2112) —» Ds7 и D*(2007) —» i>y,Dir° с оценкой эффективности восстановления возбужденных состояний очарованных частиц в указанном эксперименте.

В начале 50-х годов в Лаборатории высоких энергий Объединенного Института Ядерных Исследований был предложен и создан один из первых электромагнитных калориметров из свинцовых стекол, предназначенный для поиска антипуклонов [1]. С тех пор данный метод измерения энергии стал одним из наиболее эффективных инструментов в физике высоких энергий. Наиболее привлекательными являются такие характеристики вышеуказанных электромагнитных калориметров, как высокое энергетическое разрешение в широком диапазоне энергий, их компактность и простота. Немаловажное значение имеет и то обстоятельство, что с увеличением энергии частиц энергетическое разрешение таких детекторов возрастает при незначительном увеличении размеров радиатора (примерно как логарифм энергии).

Параллельно техника по точному детектированию координат и энергий высокоэпер-гичпых фотонов развивалась также в Институте Физики Высоких Энергий (Протвино), Институте Теоретической и Экспериментальной Физики (Москва), Курчатовском Институте и многих зарубежных исследовательских центрах. Калориметры, собранные на основе матриц из абсорбирующих счетчиков с радиаторами из прозрачного свинцового стекла состояли из сотен таких счетчиков и позволяли детектировать до нескольких десятков 7-квантов одновременно. Как уже было указано ранее, характеристики таких калориметров улучшались с увеличением энергии. В области ТэВ-пых энергий они заняли лидирующее положение и использовались как главная составляющая многих экспериментов.

Даже первые, относительно маленькие годосконические спектрометры показали большие возможности по использованию техники с применением калориметров на основе свинцовых стекол. Позднее были построены большие детекторы в ИФВЭ, ЦЕРН и Фермилаб [2]- [11]. Самыми большими являлись спектрометр ГАМС-4000 эксперимента NA-2 в ЦЕРН и LEDA для эксперимента WA-98 [12] .

Данные исследования были проведены в рамках эксперимента по исследованию очарованных адронов в гиперонном пучке ускорителя Tevatron SELEX, в котором участвует автор. Необходимо отметить, что последние несколько лет в физике элементарных частиц наблюдается подлинный "ренессанс адронной спектроскопии", вызванный открытиями сразу нескольких новых частиц с неожиданными и интригующими свойствами. Первой среди них будет справедливо упомянуть открытие сразу в нескольких экспериментах пептакварка 0(1540) [13], наблюдение которого требует более глубокого понимания природы взаимодействий в квантовой хромодипамике (КХД) при низкой энергии. Кроме этого bb и сс спектры были также обогащены наблюдениями новых состояний - принадлежащего к d-волновому мультиплету системы Т [14], новым резонансом Х(3870) [15] и первым радиальным возбуждением г]с в чармопии [16]. Также был обнаружен первый бариоп с двойным очарованием - [17]. Последним в этом ряду открытий (по далеко не последним по своему значению) было наблюдение возбужденных состояний очарованных мезонов как в странном, так и нестранном секторе, что обеспечило нас новой информацией о спектроскопии систем с открытым чармом. Напомним, что в 2003 году коллаборация ВаВаг сообщила о первом наблюдении массивного, узкого очарованно-странного мезона Dfj(2317), лежащего ниже DK порога [18]. Очень быстро было получено подтверждение этого мезона из экспериментов CLEO [19] и BELLE [20]. Коллаборация CLEO также показала, что вышележащее состояние Dfj(2460), предположенное ВаВаг, действительно существует и является партнером Д*}(2317).

Актуальность изучаемых задач

Несомненно, продолжение исследований в этой области и особенно поиск "экзотических" (т.е. не описываемых простой кварковой моделью) состояний - это одна из наиболее актуальных в настоящее время задач адронной физики. Для подтверждения теории сильных взаимодействий необходимо детальное сравнение свойств различных адронпых состояний, предсказанных в рамках КХД, с экспериментом, для чего нужны не только совершенные детекторы, способные регистрировать как заряженные, так и нейтральные частицы, по и соответствующие методы реконструкции, а также большая статистика, что накладывает дополнительные требования на обеспечение стабильной работы экспериментальной установки в течение длительного периода набора данных.

Создание адекватного программного обеспечения позволяет выполнить па широкоап-пертурном спектрометре SELEX интересные исследования в области спектроскопии с использованием электромагнитного калориметра, построенного группой ИТЭФ.

Целью диссертационной работы было создание электромагнитного калориметра на основе свинцовых стекол для спектрометра SELEX, разработка программного обеспечения для мои итерирования и реконструкции полученных с его помощью данных, сравнение полученных результатов с данными моделирования на основе Монте-Карло и исследование эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и 7г°-мезоном в конечном состоянии на примере реакций £)*(2007) —> Dj, Dir° и £>;(2112) - Dsl.

Положения, выносимые на защиту

1. Создание экспериментальной установки с электромагнитным калориметром на основе свинцовых стекол, позволяющей проводить измерение гамма-квантов в областях энергий от 2 до 500 ГэВ.

2. Разработка методики и создание программного обеспечения для системы мони-торирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и коррекции радиационного поражения свинцовых стекол. Разработка и создание программного обеспечения для реконструкции данных электромагнитного калориметра.

3. Результаты исследования физических характеристик калориметра на пучке частиц ускорителя Tevatron при различных фоновых условиях.

4. Результаты исследования эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адронов с 7-квантом и 7г°-мезоном в конечном состоянии на примере реакций

2007) Dj,D7t° и £>;(2112) Dsj.

5. Систематизация и подробное документирование информации о калориметре Фотон, системе сбора данных и спектрометре SELEX в целом.

Научная новизна и практическая ценность работы

Многосекционный калориметр Фотон был введен в строй в 1996 году как часть спектрометра SELEX и успешно функционировал в рамках Fermilab Fixed Target Program (Программа экспериментов на фиксированной мишени).

Разработана методика мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра, использовавшаяся втечение всего сеанса набора данных. Разработана методика мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и введения коррекции радиационного поражения свинцовых стекол, позволившая правильно определить соответствующие коэффициенты усиления для каналов электроники.

Созданное программное обеспечение для реконструкции данных электромагнитного калориметра использовалось при обработке всех набранных сеансов.

Изучение сигналов от известных состояний, имеющих фотоны в конечной стадии -7г°, г], и, г]', /(1235) и ./^-мезонов позволило провести оценку чувствительности и разрешающей способности электромагнитного калориметра, а также определить качество калибровки детекторов "Фотон" в широком диапазоне энергий.

Оценка эффективности регистрации в эксперименте SELEX очарованных адропов с 7-квантом и 7г°-мезоном в конечном состоянии и определение отношения брэпчингов распадов D*(2007) - Г(£>7): Г(Л7г°) позволили сделать выводы о надежности получаемых данных и обеспечили основу для дальнейших исследований в спектрометре SELEX. Электромагнитный калориметр Фотон по своим характеристикам не уступает лучшим аналогам (ГАМС-4000, LEDA и др.).

Корректное описание материалов и элементов конструкции установки служит базисом для создания процедур калибровки и восстановления физической информации и для проведения надежных расчетов методом Монте-Карло. Проведенная работа по оценке достоинств и недостатков элементов аппаратуры и устройства калориметра в целом использовались и используются при планировании новых экспериментов как в зарубежных ускорительных центрах и институтах - COSMOS (Fermilab), PRIMEX, Е04-012, Е04-112 (все - Jlab), так и планируемых в настоящее время в России (ИТЭФ-ИОН).

Структура и объём диссертации - диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, а также из списка использованной литературы — всего 102 страницы текста, созданного пакетом программ компьютерной системы типографского набора ЩеХ, включая 52 рисунка и библиографию из 81 наименования.

Основные результаты работы

1. Собрана и подготовлена к проведению исследований экспериментальная установка с электромагнитным калориметром на основе свинцовых стекол, позволяющая проводить измерение гамма-квантов в областях энергий от 2 до 500 ГэВ. С ее помощью были набраны и записаны на ленту данные, содержащие 1 миллиард взаимодействий с триггером на распад очарованных адронов.

2. Разработаны методики мониторировапия пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и введения коррекции радиационного поражения свинцовых стекол, что позволило правильно определить соответствующие коэффициенты усиления для каналов электроники.

3. Создано новое и адаптировано существовавшее старое программное обеспечение для реконструкции данных электромагнитного калориметра спектрометра SELEX и проведена их обработка. Получены наборы DST (стрипы), которые непосредственно использовались для методических исследований, калибровок и физического анализа. Эти работы обеспечили основу для дальнейших исследований в спектрометре SELEX по данным сеансов 1996-1997 г.

4. Проведено измерение разности масс М(£>;) - М(Ds) = 143.7 ± 1.5 МэВ и М(£>*°) - М(£>°) = 142.0 ± 1.2 МэВ.

Измерены относительные вероятности распада D°*(2007) Br(D*° £>°7) = (41,8 ± 3,6)%; Br(D*0 Л0) = (58,2 ± 3,6)%.

Полученные значения хорошо согласуются со средним общемировым и показывают надежность результатов, получаемых в эксперименте SELEX с помощью электромагнитного калориметра "Фотон". Электромагнитный калориметр по своим характеристикам не уступает лучшим аналогам (ГАМС-4000, LEDA и др.).

5. Проведено полное описание материалов и элементов конструкции установки, что служит базисом для создания процедур калибровки и восстановления физической информации и для проведения надежных расчетов методом Монте-Карло. Проведенная работа по оценке достоинств и недостатков элементов аппаратуры и устройства калориметра в целом использовались при планировании экспериментов COSMOS (Fermilab), PRIMEX(Jlab Hall В), E04-012(Jlab Hall А) и продолжают использоваться при планировании новых экспериментов как в зарубежных ускорительных центрах и институтах - Е04-112 (Jlab), так и в России (ИТЭФ-ИОН).

Личный вклад автора выражается в подготовке и сборке на ускорителе Tevatron экспериментальной установки SELEX с электромагнитным калориметром Фотон на основе свинцового стекла, позволившей с хорошей точностью измерять энергии гамма-квантов в области энергий от 2 до 500 ГэВ; разработке методики и созданию программного обеспечения для мониторирования пьедесталов АЦП электромагнитного калориметра и изучения радиационного поражения свинцовых стекол; создании программное обеспечения для реконструкции данных электромагнитного калориметра спектрометра SELEX. Диссертанту принадлежала одна из ведущих ролей при осуществлении физической программы исследований по тематике диссертации, в анализе полученных результатов и подготовке их к публикации.

В заключение автор выражает глубокую признательность Д. Рассу, П. Куперу, И. Ларину и другим участникам экспермента Е-781 за разностороннюю помощь, плодотворные обсуждения и внимание к этой работе.

Автор также выражает искреннюю благодарность научному руководителю этой работы А.Г. Долголенко и всем сотрудникам возглавляемой им лаборатории за многолетнюю постоянною поддержку; М.А. Кубапцеву - за множество ценных замечаний, помощь и неизменный интерес к работе; B.C. Веребрюсову, Г.В. Давиденко и В.А.Матвееву за помощь в работе и полезные замечания.

Заключение

1. Пантуев B.C., Хачатурян М.Н., Чувило И.В. ОИЯИ, Р-291, (1959) Пантуев B.C., Хачатурян М.Н., Чувило И.В. ПТЭ, T1, 19 (1960)

2. F. Binon et al., "Hodoscope Gamma Spectrometer Gams-200," Nucl. Instrum. Meth. 188, 507 (1981).

3. F. Binon et al, "Hodoscope Multi Photon Spectrometer Gams-2000," Nucl. Instrum. Meth. A 248, 86 (1986).

4. D. Aide et al, "Acquisition System For The Hodoscope Spectrometer Gams-4000," Nucl. Instrum. Meth. A 240, 343 (1985).

5. J. A. Appel et al, "Performance Of A Lead Glass Electromagnetic Shower Detector At Fermilab," Nucl. Instrum. Meth. 127, 495 (1975).

6. D. P. Barber et al., "A 480 Channel Lead Glass Cherenkov Detector," Nucl. Instrum. Meth. 145, 453 (1977).

7. T. Sumiyoshi et al., "Performance Of The Venus Lead Glass Calorimeter At Tristan," Nucl. Instrum. Meth. A 271, 432 (1988).

8. P. Checchia et al., "Performance Of The Forward Electromagnetic Calorimeter (Feme) For The End Caps Of The Delphi Detector," Nucl. Instrum. Meth. A 275, 49 (1989).

9. G. Bartha et al., "Design And Performance Of The Asp Lead Glass Calorimeter," Nucl. Instrum. Meth. A 275, 59 (1989).

10. L. Bartoszek et al, "The E760 Lead Glass Central Calorimeter: Design And Initial Test Results," Nucl. Instrum. Meth. A 301, 47 (1991).

11. K. Ahmet et al. "The Opal Detector At Lep," Nucl. Instrum. Meth. A 305, 275 (1991).

12. D. Autiero et al, "The electromagnetic calorimeter of the NOMAD experiment," Nucl. Instrum. Meth. A 373, 358 (1996).

13. L. Aphecetche et al, "PHENIX calorimeter," Nucl. Instrum. Meth. A 499, 521 (2003).

14. K. Reygers WA98 Collaboration], "Measurement of photons and neutral mesons in the WA98 experiment," Czech. J. Phys. 48S1, 75 (1998).

15. Т. Nakano et al. LEPS Collaboration], "Observation of S = +1 baryon resonance in photo-production from neutron," Phys. Rev. Lett. 91, 012002 (2003)

16. V. V. Barmin et al. DIANA Collaboration., "Observation of a baryon resonance with positive strangeness in K+ collisions with Xe nuclei," Phys. Atom. Nucl. 66, 1715 (2003) [Yad. Fiz. 66, 1763 (2003)]

17. For a recent review on pentaquarks see:

18. M. Danilov, "Experimental Review on Pentaquarks," arXiv:hep-ex/0509012.

19. S. E. Csorna et al. CLEO Collaboration], "First observation of Upsilon(lD) states," [arXiv:hep-ex/0207060].

20. S. K. Choi et al. Belle Collaboration], "Observation of a new narrow charmonium state in exclusive B+- K+- pi+ pi- J/psi decays," Phys. Rev. Lett. 91, 262001 (2003)

21. D. Acosta et al. CDF II Collaboration., "Observation of the narrow state X(3872) —» J/psi pi+ pi- in anti-p p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV," Phys. Rev. Lett. 93, 072001 (2004)

22. V. M. Abazov, A.V. Evdokimov et al. DO Collaboration., "Observation and properties of the X(3872) decaying to J/psi pi+ pi- in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV," Phys. Rev. Lett. 93, 162002 (2004)

23. S. K. Choi et al. BELLE collaboration], "Observation of the eta/c(2S) in exclusive В —► К K(S) К- pi+ decays," Phys. Rev. Lett. 89, 102001 (2002)

24. M. Mattson, A.V. Evdokimov et al. SELEX Collaboration], "First observation of the doubly charmed baryon Xi/cc+," Phys. Rev. Lett. 89, 112001 (2002).

25. B. Aubert et al. BABAR Collaboration], "Observation of a narrow meson decaying to D/s+ piO at a mass of 2.32-GeV/c**2," Phys. Rev. Lett. 90, 242001 (2003).

26. D. Besson et al. CLEO Collaboration], "Observation of a narrow resonance of mass 2.46-GeV/c**2 decaying to D/s*+ piO and confirmation of the D/sJ*(2317) state,"

27. Phys. Rev. D 68, 032002 (2003)

28. P. Krokovny et al. Belle Collaboration], "Observation of the D/sJ(2317) and D/sJ(2457) in В decays," Phys. Rev. Lett. 91, 262002 (2003).

29. M. Y. Balatz |, P. S. Cooper, G. V. Davidenko, A. G. Dolgolenko, G. B. Dzyubenko, A. V. Evdokimov, I. Giller, Y. M. Goncharenko, A. D. Kamenskii, M. A. Kubantsev,

30. THE LEAD GLASS ELECTROMAGNETIC CALORIMETER FOR THE SELEX EXPERIMENT.", Препринт ИТЭФ-18-04, Препринт FERMILAB-TM-5225, Nucl. Instr. and Meth. A 545 (2005) 114.

31. A. V. Evdokimov et al. SELEX collaboration],

32. FIRST OBSERVATION OF A NARROW CHARM-STRANGE MESON D+j(2632) D+T) AND D°K+.", Phys. Rev. Lett. 93, 242001 (2004)

33. P. Cooper et al. SELEX collaboration],

34. FIRST OBSERVATION OF A NARROW CHARM-STRANGE MESON D+j(2632) D+T. AND D°K+.", ECONF C0406271 MONTOl (2004)

35. P. Cooper et al. SELEX collaboration],

36. FIRST OBSERVATION OF A NARROW D/SJ MESON at 2632-MeV/c**2",

37. Nucl.Phys.Proc.Suppl. 142:467-495,2005

38. J. Engelfried et al. SELEX collaboration],

39. Recent SELEX Results on the Properties of Charmed Hadrons ", AIP Conference Proceedings Volume 756:192-194,2005

40. J. Russ et al. SELEX collaboration], "First Observation of the DsJ(2632) ", Int.J.Mod.Phys.A Vol. 20, No. 16 (2005) 3675-3676

41. J. L. Langland, "Hyperon and anti-hyperon production in p-Cu interactions". PhD thesis, University of Iowa, 1996. UMI-96-03058.

42. J. Langland, "Hyperon beam flux parameterization for E781 based on E497 data," H-Note 693, SELEX Internal Report, 1994.

43. U. Dersch, A.V. Evdokimov et al, SELEX Collaboration] "Total cross section measurements with ir~, E~ and protons on nuclei and nucleons around 600 GeV/c," Nucl. Phys. B579 (2000) 277,

44. J. Lach, "E781 hyperon beam and targeting system," FERMILAB-TM-2129

45. P. Mathew, Construction and evaluation of a high resolution silicon microstrip tracking detector and utilization to determine interaction vertices.

46. PhD thesis, Dept. of Physics, Carnegie Mellon University, 1997.

47. N. Bondar et al., "E781 beam transition radiation detector," H-Note 746, SELEX Internal Report, 1995.

48. A. Atamantchuk et al., "Design and performance of the Fermilab E781 (SELEX) hardware scattering trigger," Nucl. Instrum. Meth. A425 (1999) 529-535.

49. J. S. Russ, R. Yarema, and T. Zimmerman, "Studies of the LBL CMOS integrated amplifier/discriminator for randomly timed inputs from fixed targer experiments," IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-36 (1989) 471.

50. U. Dersch et al., "Mechanical design of the large angle silicon detectors," H-Note 804, SELEX Internal Report, 1998.

51. K. Vorwalter, Determination of the Pion Charge Radius with a Silicon Microstrip Detector System. PhD thesis, Max-Planck-Institut fur Kernphysik, 1998.

52. P. Pogodin et al, "Drift chambers of the Ml spectrometer: the detector, electronics and software," H-Note 788, SELEX Internal Report, 1997.

53. V.Maleev et al., "Description and test results for DPWC and TRD in E781," H-Note 747, SELEX Internal Report, 1995.

54. J. Engelfried et al. "The E781 (SELEX) RICH detector" Nucl. Instrum. Meth. A409 (1998) 439.

55. J. Engelfried et al, "SELEX Phototube RICH detector," Nucl. Instrum. Meth. A431 (1999) 439.

56. J. Engelfried et al, "The RICH detector of the SELEX experiment," Nucl. Instrum. Meth. A 433 (1999) 149.

57. L. E. T. Lungov, "Vector drift chambers database," H-Note 779, SELEX Internal Report, 1997.

58. I. Eschrich, Measurement of the Z!~ charge radius at the Fermilab hyperon beam. PhD thesis, Max-Planck-Institut fur Kernphysik, 1998.

59. A. Kulyatsev et al, "E781 hardware trigger preliminary design," H-Note 676, SELEX Internal Report, 1994.

60. D. M. J. Engelfried, P. Cooper, "The E781 trigger and DAQ System," H-Note 643, SELEX Internal Report, 1995.

61. M. Y. Balats et al, "Characteristics of the electromagnetic calorimeter prototype for segmented large x baryon spectrometer (FERMILAB experiment E-781)," ITEP-92-109

62. Y. M. Goncharenko, O. A. Grachov, V. F. Kurshetsov, L. G. Landsberg, S. B. Nurushev and A. N. Vasiliev, "Photon detector for high-energy measurements in the SELEX spectrometer (Fermilab experiment E781)," IFVE-95-109

63. M. K. A. Antonov, G. Dsyubenko, "Geometry of the assembled E781 Photon 1, 2 detectors," H-Note 748, SELEX Internal Report, 1995.

64. D. L. Adams et al, "The Experimental setup to study spin effects in inclusive piO production with the use of polarized proton and anti-proton. Beams with energy of 200-GeV," IFVE-91-100

65. E. Dambik, D. Kline and R. West, "The Epicure Control System," FERMILAB-CONF-93-288 Presented at International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 93), Berlin, Germany, 18-22 Oct 1993

66. S. Zimmermann, V. H. Areti, G. W. Foster, U. Joshi and K. Treptow, "Fastbus readout controller card for high speed data acquisition," FERMILAB-CONF-91-290 Presented at IEEE 1991 Nuclear Science Symp., Santa Fe, NM, Nov 5-9, 1991

67. A. A. Lednev, "Separation of the overlapping electromagnetic showers in the cellular GAMS type calorimeters," IFVE-93-153

68. A. A. Lednev, "Electron shower transverse profile measurement," Nucl. Instrurn. Meth. A 366 (1995) 292.

69. V. V. G. Davidenko, M. Kubantsev, "Photon database for E781," H-Note 767, SELEX Internal Report, 1996.

70. D. Autiero et al, "Parameterization of e and gamma initiated showers in the NOMAD lead-glass calorimeter," Nucl. Instrum. Meth. A 425 (1999) 188.

71. A. Evdokimov, М. Kubantsev, I. Larin, "E781 detectors calibration with piO's" H-Note 828, SELEX Internal Report, 1998.57 5859 606162 63 [64 [65 [66 [67 [68

72. S. Eidelman et al. Particle Data Group Collaboration., Phys. Lett. B592, 1 (2004).

73. A. Evdokimov, M. Kubantsev, V.Kurshetsov, I. Larin, M.Moinester, A. Ocherashvili, V. Steiner, V. Vishnyakov " Status of E781 Photon Detectors During 1996-7 Run" H-Note 827, SELEX Internal Report, 1998.

74. M. Kobayashi, Y. Prokoshkin, A. Singovsky and K. Takamatsu, "Radiation hardness of lead glasses TF1 and TF101," Nucl. Instrum. Meth. A 345 (1994) 210.

75. A. V. Inyakin, D. B. Kakauridze, A. A. Lednev, Y. D. Prokoshkin and A. V. Singovsky, "Investigation Of The Characteristics Of Lead Glass Gamma Spectrometer Radiators Irradiated By High-Energy Particles," Nucl. Instrum. Meth. 215 (1983) 103.

76. SELEX collaboration (presented by J. Russ ), "Radiative width of the a2 meson," Presented at 29th International Conference on High-Energy Physics (ICHEP 98), Vancouver, Canada, 23-29 Jul 1998. hep-ex/9901014.

77. J. Wiss, Prepared for International School of Physics, 'Enrico Fermi': Heavy Flavor Physics A Probe of Nature's Grand Design, Varenna, Italy, 8-18 Jul 1997

78. J. S. Russ, "Fermilab hyperon program: Present and future plans," Nucl. Phys. A 585 (1995) 39C.

79. J. Russ, A. Evdokimov, et al. SELEX Collaboration., "First charm hadroproduction results from SELEX," arXiv:hep-ex/9812031.

80. M. E. Mattson "Search for baryons with two charm quarks", PhD thesis, Dept. of Physics, Carnegie Mellon University, 2002.

81. A. Kushnirenko, Precision measurements of the Lambda/c-h and DO lifetimes. PhD thesis, Dept. of Physics, Carnegie Mellon University, 2000.

82. M. Kaya, A. Evdokimov, et al. SELEX Collaboration., "Production asymmetry of D/s from 600-GeV/c Sigma- and pi- beam," Phys. Lett. В 558, 34 (2003)

83. M. Iori, A. Evdokimov, et al. SELEX Collaboration., "Measurement of the D/s+-lifetime," Phys. Lett. В 523, 22 (2001)

84. A.Evdokimov, A.Dolgolenko, M.Kubantsev, I. Larin, J. Russ "Evidence for narrow Ds*(2640) meson decaying into Ds eta." H-Note 846, SELEX Internal Report, 2004.

85. See SELEX web-page http://www-selex.fnal.gov

86. V. V. Molchanov, A. Evdokimov, et al. SELEX Collaboration], "Radiative decay width of the a2(1320)- meson," Phys. Lett. В 521, 171 (2001)

87. Y. Kubota et al. CLEO Collaboration], "Observation of a new charmed strange meson," Phys. Rev. Lett. 72, 1972 (1994)

88. A. Kushnirenko, A. Evdokimov, et al. SELEX Collaboration], "Precision measurements of the Lambda/c+ and DO lifetimes," Phys. Rev. Lett. 86, 5243 (2001)

89. P. Cooper, A. Evdokimov, J. Russ "Update on Dsj+(2632) -> Ds+ eta. and DO K+ Analysis" H-Note 848, SELEX Internal Report, 2004.

90. G. Goldhaber et al. MARK Collaboration], "D And D* Meson Production Near 4-Gev In E+ E- Annihilation," Phys. Lett. В 69, 503 (1977).

91. M. W. Coles et al. MARK II Collaboration], "D Meson Production In E+ E- Annihilation At Ecm Between 3.8-Gev And 6.7-Gev," Phys. Rev. D 26, 2190 (1982).

92. W. Bartel et al. JADE Collaboration], "Inclusive Neutral D* Production And Limits On F* Production In E+ E- Annihilation At Petra," Phys. Lett. В 161, 197 (1985).

93. E. H. Low et al. HRS Collaboration], "Production And Fragmentation Of The D*0 Meson In E+ E- Annihilations," Phys. Lett. В 183, 232 (1987).

94. J. Adler et a/.MARK III], "Measurement Of The D* Branching Ratios," Phys. Lett. В 208, 152 (1988) [Erratum-ibid. В 227, 501 (1989)].

95. F. Butler et al. CLEO Collaboration], "Measurement of the D* (2010) branching fractions," Phys. Rev. Lett. 69, 2041 (1992).

96. H. Albrecht et al. ARGUS Collaboration], "Study of DO and D+ decays into final states with two or three kaons," Z. Phys. С 64, 375 (1994).1. Список иллюстраций

97. Схематический вид спектрометра SELEX и области вершинного детектора. 10

98. Схематический вид спектрометра SELEX .11

99. Схематический вид гиперонного магнита.12

100. Схематический вид пучкового TRD.13

101. Пучковый и Вершинный детекторы.15

102. Типичное разрешение вершинного детектора.16

103. Схематический вид Ml PWC камер.18

104. Расположение трех LASD станций.18

105. Схематический вид и разрешение LASD.19

106. Схематический вид М2 PWC камер и ETRD плоскостей.2011 e/V разделение, использующее Электронный TRD.21

107. Формирование колец на детектирующей поверхности RICH.22

108. Схематический вид RICH детектора 41.22

109. К/7г разделение в области 95-105 ГэВ.23

110. Радиусы колец и разделение частиц.2416 Схема VDC камеры.25

111. Схематический вид элементов триггера SELEX.26

112. Измерение множественности событий в счетчиках взаимодействия.27

113. Схематический вид SELEX Триггера и системы DAQ.30

114. Вид Фотон 3 со стороны мишени. Цветные квадраты показывают типичное распределение энергии в восстановленном событии. Черные точки координаты восстановленных фотопых кластеров, а белые относятся к остальным нейтральным частицам.34

115. Схематический вид счетчика из свинцового стекла.35

116. Блоковая диаграмма локальной триггерной логики АЦП.41

117. Временная диаграмма локальной триггерной логики (А): Т1 вместе с Т2. Генерируются ворота и строб сигнал на вход FSCC, событие принято. (В)

118. Т1 вместе с Т2. Генерируются ворота и сигнал сброса, событие отвергается. 42

119. Схематический вид триггера Фотон 3.43

120. Схематический вид системы мониторирования.44

121. Схематический вид системы считывания.47

122. Результаты фита представлены в Таблице 6. 54

123. Значения пьедесталов АЦП для трех типичных счетчиков (по одному из каждого калориметра Фотон) во время набора данных. 55

124. Долговременная вариация Rcorr для типичных счетчиков из Фотон 1 (верхняя гистограмма), для частично поврежденного счетчика Фотон 2 (средняя гистограмма) и для частично поврежденного счетчика Фотон 3 (нижняя гистограмма). 61

125. Инвариантное массовое распределение для системы 77 (7г~-пучок, Эксклюзивный триггер, Е7 > 2 ГэВ, N7 = 2, Е77 > 10 ГэВ). Разрешениепо массе сг(М)/М равно 6% для 7г° и 5% для т. 63

126. Спектр эффективных масс для системы 7г+7г~7г° (17--пучок, Эксклюзивный триггер, Е7> 2 ГэВ, N7 = 2, Епо > 10 ГэВ). Разрешениепо массе а(М)/М 1.2% для rj и 1.8% для и. 63

127. Спектр эффективных масс для системы тг+тг~г1 (Эксклюзивный триггер, Е7> 2 ГэВ, N7 = 2, Ev > 10 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М 0.8%для системы rf и 1.35% для системы /. 64

128. Спектр эффективных масс для системы 27г° (^"-пучок, Эксклюзивном триггере, Е7 > 4 ГэВ, Nvо < 4, Ежо > 30 ГэВ). Разрешение по массе а(М)/М для системы К0 2.2%. 64

129. Спектр эффективных масс для системы Зя-0 пучок, Эксклюзивный триггер, Е7>Ъ ГэВ, N7 = 6, Ежо > 20 ГэВ). Разрешение по массеа(М)/М для системы rj 1.9%. 65

130. Пример события с Лс в RICH. 73

131. Вид вершины кандидата на событие с Лс. 75

132. Параметры, ипользуемые для отборов очарованных событий. 78

133. Слева: Спектр восстановленных Д,-мезонов по каналу К+К~7г+ (Монте-Карло).

134. Справа: Спектр разности масс М(К+К~п+'у) M(K+K~ir+)1. Монте-Карло). 83

135. Распределение эффективной массы К~ж+ и K+ir~n+iv~ для отобранных событий. Затемненная область показывает массовое окно, кандидаты из которого были взяты для анализа. 85

136. Распределение для разности масс М(К1<7г± 7) М(КК7г± ) (Чарм триггерс £7 > 5 GeV). 86

137. Распределение для разности масс М(КК7г± 7г°) М(КК7г± ) (7г° —► 77). . . 87