Исследование рождения нейтральных адронов в распадах Ζ бозона на электрон-позитронном коллайдере ЛЭП тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.16 ВАК РФ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ

На правах рукописи

/ Малинин Александр Геннадьевич

Исследование рождения нейтральных адронов в распадах Z0 бозона на электрон-позитронном коллайдере ЛЭП.

01.04.16 - физика ядра и элементарных частиц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 1996

УДК 539.1

Работа выполнена в Государственном научном центре

Российской Федерации -Институт Теоретической и Экспериментальной Физики

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Ю. В. Галактионов .

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

А. И. Голутвин (ИТЭФ),

доктор физико-математических наук И. М. Граменицкий (ОИЯИ)

Ведущая организация: ГНЦ.РФ Петербургский

Институт Ядерной Физики.

Защита состоится 3 декабря 1996 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.034.01.01 по присуждению ученых степеней доктора наук в Государственном научном центре РФ - Институт Теоретической и Экспериментальной Физики по адресу: г. Москва, 117259, Б. Черемушкинская, 25, конференц-зал института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан 33 октября 1996 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ■кандидат физико-математических наук

В. Терехов

1 Общая характеристика работы.

Актуальность темы.

Экспериментальные исследования динамики сильных взаимодействий на различных расстояниях являются ключевым фактором, определяю-развитие теории. Успешное применение квантовой хромодинамики (КХД) для описания "жестких" процессов, происходящих на малых расстояниях, было достигнуто в рамках аналитических методов теории возмущений. Ярким примером "жесткого" процесса, получившего объяснение в КХД, является формирование адронных струй.

Дальнейший прогресс в понимании физики сильного взаимодействия связан с областью промежуточных и больших расстояний, где исчезновение асимптотической свободы ограничивает применимость стандартных методов расчетов. Подобные процессы ответственны за адронный состав струи, ее пространственную и энергетическую структуру, явление конфайнмента и, наконец, само формирование адронов из первичных глюонов и кварков.

Адронные конечные состояния в электрон-позитронных аннигиляциях при высоких энергиях традиционно использовались для проверки предсказаний КХД. Важным преимуществом таких реакций является четкая определенность начальной "жесткой" стадии процесса. Развитие в течение последнего десятилетия аналитических подходов к описанию КХД процессов, происходящих на промежуточных расстояниях, таких, как модифицированное главно-логарифмическое приближение (МГЛП) и гипотезы локальной партон-адронной дуальности (ЛПАД). предсказывающих. в частности, энергетическую эволюцию инклюзивных адронных спектров, стимулировали многочисленные исследования адронных конечных состояний в е+е" аннигиляциях при различных энергиях.

Ценные сведения о структуре сильных взаимодействий в порождающем струю партонном каскаде могут быть получены из сравнения инклюзивных импульсных спектров адронов разного типа, зависимости формы и энергетической эволюции спектра от квантовых чисел и массы адронов. Новые экспериментальные данные при энергии в центре масс сталкивающихся пучков, соответствующей 7-пику, позволяют осуществить дальнейшую проверку предсказаний квантовой хромодинамики и моделей адронизации.

Цели исследования

• Измерение инклюзивных импульсных спектров и множественностей рождения нейтральных адронов тт°, т], г/, си, а также К® и Л в распадах Z0 бозона, и сопоставление полученных результатов с предсказаниями аналитических расчетов МГПЛ КХД и численных моделей адронизации.

• Поиск новых адронных резонансов, распадающихся в миогофотон-ные конечные состояния.

Новизна работы.

• Получены новые экспериментальные данные об инклюзивных мно-жественностях и дифференциальных сечениях рождения адронов в е + е— взаимодействиях, при энергии в системе центра масс ^/в = 91.2 ГэВ.

• Произведено сравненение амплитудных спектров и множественностей рождения т] мезонов в глюонных и кварковых адронных струях трехструйных событий. Впервые продемонстрировано преимущественное рождение (с ростом импульса) изоскалярного т/ мезона в глюонных струях.

• Новые данные сопоставлены с теоретическими предсказаниями. Показано, что аналитическая КХД схема, основанная на Модифицированном Главно-Логарифмическом Приближении в сочетании с гипо-

тезой Локальной ГГартон-Адронной Дуальности, дает последовательное описание как формы, так и энергетической эвошощш адронных импульсных спектров. Для каждого типа исследуемых адронов определены параметры МГЛП модели.

• Разработана и экспериментально проверена новая методика идентификации и восстановления сигналов многофотонных конечных состояний и подавления фона в электромагнитном калориметре установки ЛЗ.

Научная значимость и практическая ценность работы.

Тема диссертации связана с выполнением плановых научно-исследовательских работ ИТЭФ, проводимых в рамках международного сотрудничества ЛЗ на электрон-позитронном коллайдере ЛЭП Европейского Центра Ядерных Исследований (ЦЕРН). Диссертационная работа посвящена исследованю рождения нейтральных адронов в е+е" столкновениях при энергиях - 91.2 ГэВ. В процессе исследования были проанализированы 3.1 миллиона событий адронных распадов бозона, зарегистрированных экспериментальной установкой ЛЗ в течение 1991-1994 периодов работы ускорителя ЛЭП. Большая накопленная статистика позволила выделить четкие сигналы таких, сравнительно редко рождающихся в е+е~ взаимодействиях адронов, как т/ и и>-мезонов, а в случае ту-мезона - пронести детальный анализ его рождения в кварковых и глюонных струях трех-струйиых событий. Для анализа инклюзивных адронных множественно-стей и импульсных спектров этих мезонов, требующего большой статистики, энергия электрон-позитронного столкновения равная 91.2 ГэВ соответствует максимально доступной в настоящее время. Высокая энергия начального взаимодействия, обеспечила эффективную проверку пред-;казания МГЛП КХД энергетической эволюции импульсных адронных .:пектров, приводимую в работе.

Одной из особенностей экспериментальной установки ЛЗ является ис-тользование электромагнитного калориметра на кристаллах германата шсмута. обладающего рекордно высоким энергетическим разрешением.

Калориметрические измерения высокой точности необходимы при регистрации сигналов нейтральных адронов, распадающихся преимущественно с образованием многофотонных конечных состояний. Автором была разработана новая методика идентификации сигналов фотонов и восстановления их энергии в электромагнитном калориметре установки ЛЗ, основанная на применении алгоритма "Нейронная Сеть", и анализе поперечной формы электромагнитого ливня. Развитая методика позволила многократно повысить эффективность селекции адронов и обеспечить наиболее точные измерения их инклюзивных множественности и импульсных спектров в распадах Z

Равитые в процессе выполнения данной работы методы разделения фотонов и я-0 мезонов, подавления комбинаторных фонов и точного учета поперечных утечек энергии электромагнитного ливня широко применяются в эксперименте ЛЗ и могут быть использованы в других аналогичных экспериментах.

Апробация работы.

Результаты, представленные в диссертации, докладывались на рабочих совещаниях сотрудничества ЛЗ и международных конференциях по физике высоких энергий: Конференции Американского Физического Общества (APS) (г. Вашингтон 18-20 Апреля 1995 г.) и "6-ой Международной Конференции по Адронной Спектроскопии" (г. Манчестер 10-14 Июля 1995 г.).

По теме диссертации опубликованы шесть печатных работ. Предварительная защита диссертации проведена на заседании секции НТС iV4 ИТЭФ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация содержит 108 страниц и состоит из семи глав, введения, заключения и списка из 66 наименований цитируемой литературы. В диссертации также приведены 38 рисунков и 10 таблиц.

Рис. 1: Схема адронного распада Z0. Фаза а) представляет электрослабое рождение </</ пары, Ь) - эволюцию цартонного каскада, описываемую в рамках КХД; с) - переход от партопов к адронам (адронизацию), и ()) - распады нестабильных адронов.

2 Содержание работы.

Глава 1. Рождение адронов в е*~е~ аннигиляциях

В первой главе изложены основные положения теории рождения адронов в электрон-позитронных аннигиляциях. Дано краткое описание электрослабого и сильного секторов рассматриваемых процессов, а также современных теоретических моделей, применяемых для получения как численных, так и аналитических предсказаний. Области применения КХД для аналитических расчетов процессов рождения адронов в е+е~ взаимодействии (рис.1) рассмотрены с точки зрения использования методов МГЛП и гипотезы ЛПАД. Кратко представлены основные модели фрагментации партонов, вводимые при феноменологическом описании адро-низации.

Глава 2. Эксперимент ЛЗ на электрон-позитронном коллайдере ЛЭП

В этой главе дано краткое описание ускорительно-накопительного комплекса ЛЭП. Рассмотрен состав детектора ЛЗ и конструкция ого основных компонентов.

ЛЗ является одной из четырех экспериментальных установок, регистрирующих данные электрон-позитронных столкновений на коллайдере ЛЭП. Особенностью установки ЛЗ, заложенной на этапе проектирования, является достижение большой точности измерения параметров фотонов, электронов и мюонов, рождающихся в е+е~ взаимодействиях. Общий вид экспериментальной установки ЛЗ показан на рис.2. Установка состоит из набора детекторов, помещенных внутрь соленоидального магнита длиной 14 м и диаметром 16 м с полем 0.5 Т. Все детекторы закреплены на внутренней и внешней поверхностях 32-метровой опорной трубы диаметром 4.45 м, расположенной соосно линии пучков и обеспечивающей точную юстировку положения детекторов относительно пучков ЛЭП. В состав детекторов, образующих концентрические слои увеличивающихся размеров, окружающие центр взаимодействия, входят:

• кремниевый микровершинный детектор;

• центральный трековый детектор;

• электромагнитный калориметр;

• система сцинтилляционных счетчиков;

• адронный калориметр;

• мюонный детектор.

Детекторы системы мониторирования светимости расположены вблизи пучковой трубы на расстоянии 2.65 м с каждой стороны от центра взаимодействия.

В установке ЛЗ используются два основных метода регистрации частиц - трековые измерения и калориметрия. Трековые детекторы обеспечивают пространственную информацию о траектории заряженных частиц. Искривление траектории заряженных частиц в однородном магнитном поле установки позволяет измерить их заряд и величину импульса. Калориметры измеряют величины энергетических потерь частиц в сегментированном поглощающем веществе, позволяя измерить энергию как

Рис. 2: Общий вид экспериментальной установки ЛЗ

заряженных, так и нейтральных частиц и обеспечивая их идентификацию по характреному пространственному распределению энергетических вкладов.

В главе подробно рассмотрены электромагнитный и адронный калориметры ЛЗ, данные с которых составили основу для диссертационной работы.

Электромагнитный калориметр обеспечивает измерения энергии и направления фотонов и электронов в диапазоне энергий от 100 МэВ до 100 ГэВ. Высокое энергетическое и пространственное разрешение были достигнуты благодаря использованию сцинтиллирующих кристаллов гер-маната висмута ВцСезО]2. Результаты измерений энергетического разрешения электромагнитного калориметра при различных энергиях электронов и фотонов приведены на рис.3. Измеренное пространственное разрешение при энергии 2 ГэВ составляет менее 2 мм на поверхности матрицы кристаллов.

Адронный калориметр с поглотителем из обедненного урана и газовыми пропроциональными детекторами измеряет энергию адронов и адронных струй с разрешением (55/\/Ё + 5)96 и имеет гранулярность Ав = 2.5°, Аф = 2.5°. Полный телесный угол, перекрываемый калориметром, составляет 99.5% от Атх.

Глава 3. Математическое моделирование данных

В третьей главе рассмотрены методы математического моделирования физических событий и сигналов с детекторов установки ЛЗ. Дано описание Монте Карло генераторов событий, применявшихся для моде-лироваия адронных распадов Z0 .

Глава 4. Реконструкция экспериментальных данных

Четвертая глава посвящена описанию реконструкции экспериментальных данных установки ЛЗ. Кратко рассмотрены организация и процедуры предварительной обработки данных. Дается описание алгоритмов восстановления трековой информации. Подробно разобраны методы иден-

10

......I ........I

1—I I I 11 11-1-1—I I I 111

• Test Beam o LEP

ш о

2 -

i 1111

О

-i—i_' ' ' ' '

10-

1 10 E (GeV)

10

Рис. 3: Энергетическое разрешение электромагнитного калориметра.

тификации и восстановления сигналов фотонов в электромагнитном калориметре, а также реконструкции адронных струй в электомагнитном и адронном калориметрах.

В главе детально описана методика идентификации фотонов и подавления фона, основанная на применении алгоритма "Нейронная Сеть" (НС) для анализа поперечной формы электромагнитного ливня. Данная методика была разработана автором в целях повышения эффективности восстановления многофотонных событий распадов нейтральных адронов. Применение метода НС позволяет максимально использовать всю информацию, содержащуюся в пространственном распределении энергетических вкладов в кристаллах электромагнитного калориметра и их взаимных корреляциях, для идентификации сигналов от одного или нескольких фотонов. Распределение значений отклика НС на сигналы от одиночных фотонов и фоновых событий показано на рис.4. В качестве набора данных использованы события адронных распадов Ъй, содержащие как однофото-нные энергетические сигналы, так и фоновые сигналы различных типов.

Новая методика, основанная на алгоритме НС, позволила повысить эффективность реконструкции фотонов по сравнению со стандартными методами, применявшимися в эксперименте ЛЗ, на 30%-80% в зависимости от энергии фотона. Такое повышение эффективности оказывается критически важным при восстановлении многофотонных конечных состояний, где итоговая эффективность реконструкции есть произведение эффективностей для каждого из фотонов.

Глава 5. Селекция событий

В пятой главе приведено описание процедур отбора событий инклюзивных рождений исследуемых адронов в распадах 2°.

В работе использованы события, набранные при энергиях в системе центра масс вблизи массы 2°(88.4 < < 93.7). Исходная статистика соответствует величине интегральной светимости 112 пб-1.

При отборе событий е+е~ —» адроны используются данные об измеренной энергии в адронном и электромагнитном калориметрах, а также трековая информация от вершинных детекторов. События должны иметь

Рис. 4: Распределение значений функции распознавания характеризующей отклик Нейронной Сети. Точками показаны экспериментальные данные для 2й —> <77(7) событий. Сплошная линия показывает моделированные события. Пунктирная и точечная линии показывают, соответственно, моделированные одиночные фотоны и фон.

большую множественность и высокую, сбалансированную видимую энергию.

В главе описываются критерии селекции нейтральных адронов и методы оценки фона, в распадных каналах:

• 7Г° —)• 77

• 1] -> 77

• К®-+ 7Г+7Г-

• Л —урл~

• и —Ь 7Г+7Г~7Г°

• —> 7Т+ТТ~Т)

На рис.5 в качестве примера показано распределение по инвариантной массе, полученное для ы мезона.

Глава 6. Инклюзивные адронные множественности

В шестой главе описываются методы измерения инклюзивных множе-ственностей рождения нейтральных адронов. Глава содержит анализ систематических ошибок измерения.

Инклюзивные множественности рождения нейтральных адронов, определяемые как число событий рождения нейтрального адрона на один адронный распад 7? , вычислялись на основе данных о числе зарегистрированных адронов и эффективности регистрации. Процедура определения эффективности регистрации исследуемых адронов основана на моделировании физических событий методом Монте Карло. Величина эффективности регистрации для моделированных событий, прошедших полный цикл отбора, равна отношению числа адронов данного типа в пике, полученного в результате фитирования сигнала, к соответствующему исходному числу смоделированных частиц. Этот метод позволяет устранить зависимость результата от точности воспроизведения фона и ширины сигналов, достигнутой при моделировании. Однако, из-за различия в схемах фрагментации между Монте Карло генераторами .ГОТБЕТ и

М + - 0 (СеУ)

я л % 1 '

Рис. 5: Измеренное 7г+тт-7г0 распределение по инвариантной массе. Сплошные линии на рисунке представляют результаты фитированпя с использованием суммы Нормального распределения и функции, описывающей фон. Пунктирные линии показывают результат фитирования фона.

Адрон хр Интервал Множественность JETSET HERWIG

7Г° 0.003 < хТ < 0.15 8.38 ± 0.03 ± 0.67 8.79 8.95

Полный спектр 9.18 ±0.03 ±0.73 9.63 9.81

7 0.02 < хр < 0.3 0.70 ± 0.02 ± 0.08 0.91 1.01

Полный спектр 0.91 ±0.02 ±0.11 1.21 1.31

К 0.003 < < 0.24 0.92 ±0.01 ±0.07 0.98 1.00

Полный спектр 1.02 ±0.01 ±0.07 1.08 1.09

Л 0.009 <х„< 0.24 0.32 ±0.01 ±0.04 0.32 0.40

Полный спектр 0.37 ± 0.01 ± 0.04 0.37 0.48

и 0.02 <хр< 0.3 0.94 ±0.07 ±0.12 1.07 0.66

Полный спектр 1.17 ±0.09 ±0.15 1.33 0.83

>)' 0.02 <хр< 0.3 0.21 ± 0.02 ± 0.04 0.54 0.20

Полный снектр 0.27 ± 0.03 ± 0.05 0.67 0.25

Таблица 1: Измеренные средние множественности рождений нейтральных адронов на одип адрошшй распад Z0 .

HERWIG, существует некоторое расхождение в степени изоляции фотонов. Таким образом, конечный результат оказывается зависящим от модели, использованной при вычислении эффективности регистрации. Так как обе модели, использованные при оценке эффективности регистрации, обеспечивают хорошее описание данных, конечный результат был получен как среднее между множественностями, определенными на основании моделей JETSET и IIEEYVIG. Для учета модельной зависимости, в систематическую ошибку была включена половина разности множествен-ностей, определенных по каждой модели.

Измеренные величины множественностей в доступном диапазоне .тр, где хр — р/Епучка - отношение импульса адрона к энергии пучка {Епучка=Ес т /2), собраны в таблице 1 и сопоставлены с предсказаниями Монте Карло-моделей. Величины адронных множественностей, экстраполированные на весь импульсный диапазон, используя соответствующие предсказания модели, также приведены.

Глава 7. Импульсные спектры нейтральных адронов

Седьмая глава посвящена измерению дифференциальных сечений рождения исследуемых адронов. Результаты сопоставлены с предсказаниями теоретических моделей и данными других экспериментов. Уравнения МГЛП используются для фитирования к измеренным импульсным рас-пределенииям индивидуальных адронов. Гипотеза о Локальной Партон-Адронной Дуальности позволяет сопоставить наблюдаемые инклюзивные спектры адронов с асимптотическими спектрами первичных парто-нов.

Для нахождения дифференциальных сечений рождения исследуемых адронов доступный для измерений диапазон нормализованных импульсов хр был разбит на узкие интервалы. Процедура, применявшаяся при измерении инклюзивных множественностей, была повторена для каждого интервала. Нормированные на полное сечение адронных распадов Z0 оценки интенсивности сигнала в каждом хр интервале, полученные фи-тированпем пика, использовались для построения дифференциальных сечений.

Как было показано в предыдущей главе, используемые в данном анализе Монте Карло модели дают не только различные предсказания полных адронных множественностей, но также различные эффективности регистрации и их импульсные зависимости. Поэтому, сравнение измеренных дифференциальных сечений с предсказанием каждой Монте Карло модели производится независимо, при этом в каждом распределении эффективность регистрации получена при помощи соответствующей модели. На рис.6(а),(Ь),(с) и (d), а также рис.7(а),(Ь),(с) и (d) приведены измеренные дифференциальные сечения рождения 7Г° , г/ , К^-мезонов и Л-бариона в сравнении с предсказаниями моделей JETSET и HERWIG, соответственно. .

Сопоставление данных с предсказаниями моделей демонструет хорошее согласие, однако импульсный спектр т] мезонов оказывается заметно жестче, чем предсказания обеих моделей.

Для более детального изучения источника подобного расхождения бы-

О 0.05 0.1 0.15 0.2

X.

Рис. С: Дифференциальные сечения рождения тг° , »/ , К® и Л в Х-резонансе, нормированные на полное адронное сечение, в сравнении с предсказаниями модели ЛЕТЙЕТ

10

- b) Tl

-f^KL

I I —

0.05 0.1 0.15 0 0.1 0.2 0.3

0 0.05 0.1 0.15 0.2 х_

0 0.05 0.1 0.15 0.2 х_

Рис. 7: Дифференциальные сечения рождения тг° , rj , и Л в Z-резонансе, нормированные на полное адронное сечение, в сравнении с предсказаниями модели HERWIG

ли измерены спектры 7/ мезонов в двухструйных и трехструйных событиях для каждой из струй, а также определены соответствующие множественности рождения. Подобный анализ позволяет сравнить инклюзивные спектры и множественности г/ мезонов, рождающихся в адрон-ной струе, инициированной первичным кварком,и струе, инициированной глюоном.

Первоначально параметры Монте Карло моделей настраивались на глобальных характеристиках адронных событий. Поэтому было дополнительно проверено качество моделирования данных в индивидуальных струях. Хорошее согласие было наблюдено для энергии струй, числа реконструированных энергетических кластеров в струях каждого типа, энергии и поперечной формы электромагнитных кластеров, а также импульсного спектра комбинаторного 77 фона в области rj-пика. Адекватное воспроизведение, при моделировании, импульсного спектра фона обеспечивает возможность коррекции эффективности регистрации 77-мезонов в индивидуальных струях, используя моделированные события.

Процедура определения инклюзивных импульсных спектров и множе-ственностей рождения т/-мезонов, относящихся к струям данного типа, была идентична описанной в предыдущих разделах.

Значение инклюзивной множественности рождения т?-мезонов, измерениям которой посвящена предыдущая глава, расходится с предсказаниями как модели JETSET, так и модели HERWIG. По этой причине предсказываемые значения множественностей рождения т] были нормированы во всех интервалах хр на общий фактор, равный отношению измеренной и моделированной множественностей в двухструйных событиях для каждой модели. На рис,8 измеренные импульсные спектры ^-мезонов показаны в сравнении с модельными предсказаниями для двух- и трехструйных событий. Результаты представлены в виде дифференциальных сечений рождения для струй каждого типа, нормированных на полное адронное сечение в Z-пике.

Полученные результаты хорошо согласуются с предсказаниями Монте Карло моделей в двухструйных событиях, а также - для двух первых струй (по убыванию энергии) в трехструйных событиях. Значительное

Рис. 8: Измеренные импульсные спектры »/-мезонов для двухструнных (а) и трехструнных (Ь) событий в сравнении с предсказаниями модели ЛЕТБЕТ

расхождение, однако, наблюдается для третьих (преимущественно "глю-онных") струй, где измеренный спектр значительно жестче, чем предсказываемый каждой из моделей. Для того, чтобы количественно описать наблюдаемое расхождение и его статистическую значимость можно вычислить квадратичную форму:

= (1) i=i

где /1( - измеренная величина в хр интервале, fifiC - величина Монте Карло предсказания, а о? - сумма квадратов статистической и систематической ошибок для данного интервала хр. Суммирование производится по всем интервалам спектра. Таким образом систематические ошибки предполагаются некоррелированными, что дает консервативную оценку величины х2- Для третьих струй трехструйных событий ("глюонные" струи) величина х2/ndf, где ndf - число степеней свободы, оказывается равной 54.6/5 для JETSET и 36.3/5 - для HERWIG, тогда как \2/ndf < 1 для первой и второй струи как в двухструйных, так и трехструйных событиях, а также для их комбинированной статистики ("кварковые" струи).

Полученные тем же путем распределения для 7Г- мезонов дают во всех случаях X11ndf < 1.

Таким образом статистически достоверно установлено, что различие в импульсном спектре г/-мсзонов между данными и предсказаниями моделей JETSET и HERWIG возникает преимущественно от i], рождающихся в третих (по убыванию энергии) струях трехструйных событий.

Результаты измерений множественностей рождения в двухструйных и трехструйных событиях для г) и мезонов удобно выразить в виде отношений:

< , в 3 - струйных соб. > = ш ± 0 05 ± 0 06

< Т] в 2 — струйных соб. >

Соответствующие значения равны 1.36 для JETSET и 1.29 для HERWIG.

< 7Г° в 3 - струйных соб. > = L35 ± ош ± 0 ш

< 7Г° в 2 — струйных соб. >

Соответствующие значения равны 1.33 для JETSET и 1.32 для HERWIG.

КХД предсказывает общее увеличение множественности в "глюон-ных" струях, по отношению к "кварковым" струям равной энергии. Этот эффект связан с большим "цветовым" зарядом глюона и не зависит от типа рождающихся частиц. Он детально воспроизводится в используемых Монте Карло-моделях. Кроме того, дополнительное увеличение частоты рождений в "глюонных" струях изоскалярных частиц и глюболов, особенно с ростом их импульса, предсказывается в ряде моделей независимой фрагментации глхоонной струи. Наблюденное увеличение множественности рождений »/-мезонов при больших импульсах в "глюонных" струях по сравнению с предсказаниями JETSET и HERWIG может свидетельствовать в пользу таких моделей.

Для сравнения полученных инклюзивных спектров с аналитическими расчетами КХД было использовано МГЛП выражение для так называемого предельного спектра адрона типа h , которое удобно для численного интегрирования и может быть представлено в форме:

i^=JV(v9-/(vMe//;£Ph (2)

<7h afp

где = In (1/хр) и 1 < £р < In (0.5 \fs/ACff). Существует только два свободных параметра в (2): общий нормировочный фактор N, который описывает адронизацию и зависит от энергии в центре масс - s/s, и от типа частицы, а также эффективный масштабный параметр Ас//.

Параметры МГЛП, полученные в результате фитирования, представлены в таблице 2, где - обозначает положение максимума распределения, соответствующее указанному значению Aeff.

Используя полученные величины параметра А,.ц были построены теоретические зависимости f * как функции yfs. На рис.9 сплошными линиями показаны теоретические кривые, экстраполированные на более низкие энергии. Предсказания энергетической эволюции инклюзивных спектров хорошо согласуются с существующими экспериментальными данными. Полученные параметры Aefj в выражении (2) оказываются применимыми при различных л/s. Результаты выполненных измерений находятся в хорошем согласии с расчетами МГЛП.

>/в (ввУ)

Рис. 9: Энергетическая зависимость положения максимума

Адрон N Ле// (ГэВ) С

7Г° 0.492 ± 0.051 0.147 ± 0.030 3.96 ± 0.13

V 0.123 ±0.016 1.49 ±0.23 2.52 ± 0.10

К 0.102 ± 0.005 0.832 ± 0.061 2.89 ± 0.05

А 0.041 ±0.004 0.92 ±0.18 2.83 ±0.13

01 0.127 ±0.017 0.88 ± 0.21 2.86 ± 0.15

п' 0.034 ± 0.005 1.12 ±0.41 2.70 ± 0.24

Таблица 2: Измеренные параметры КХД МГЛП.

Основные результаты диссертации, которые представляются к защите.

• Разработана эффективная методика выделения сигналов многофотонных конечных состояний в электромагнитном калориметре эксперимента JI3.

• Измерены инклюзивные множественности рождения нейтральных адронов 7г°,7/, Kg, Л, ш и т/ в электрон-позитронныхвзаимодействиях при энергии в системе центра масс \fs = 91.2 ГэВ, соответствующей Z-резонансу.

• Измерены дифференциальные сечения рождения этих адронов и полученные экспериментальные данные сопоставлены с предсказаниями численных феноменологических моделей адронных распадов Z0, а также аналитическими предсказаниями КХД теории.

• Показано, что аналитическая КХД схема, основанная на Модифицированном Главно-Логарифмическом Приближении в сочетании с гипотезой Локальной Партон-Адронной Дуальности, дает последовательное описание как формы, так и энергетической эволюции адронных импульсных спектров. Для каждого типа исследуемых адронов определены параметры МГЛП модели.

4 Публикации

1. В. Adeva, A. Malinin et al. "Measurement of the inclusive production of neutral pions and charged particles on the Z°resonances", Phys. Lett. В 259 (1991) 199.

2. О. Adriani, A. Malinin et al. "Measurement of inclusive г/ production in hadronic decays of the Z°", Phys. Lett. В 286 (1992) 403.

3. О. Adriani, A. Malinin et al. "Results from the L3 experiment at LEP", Phys. Rep. 236 (1993) 1-146.

4. M. Acciarri, A. Malinin et al. "Measurement of inclusive production of neutral hadrons from Z decays", Phys. Lett. В 328 (1994) 223.

5. M. Acciarri, A. Malinin et al. "Measurement of rj production in two and three jet events from hadronic Z decays at LEP", Subm. to Phys. Lett. B, CERN-PPE-95-182 (1995).

6. A. Malinin "Hadron'95 The 6th International Conference on Hadron Spectroscopy" Edited by M.C. Birse, G.D. Lafferty and J.A. McGovern,

Подписано к печати 16.10.96 Формат 60x90 I/I6 Офсетн.печ

World Scientific Publishing <~!n Pto Т Ы ilQQfU 34Q

Уол.-печ.л.1,75.

Тирах: 100 экз. Заказ 436

Отпечатано в ИТЭФ, II7259, Москва, Б.Черемушкинская, 25