Система центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков установки DO на ускорителе Tevatron(FNAL) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Государственный Научный Центр Российской Федерации Институт Теоретической и Экспериментальной Физики им. А.И. Ллнхаиова.

Полозов Павел Альбертович

СИСТЕМА ЦЕНТРАЛЬНЫХ МЮОННЫХ СЦИНТИЛЛЩИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ УСТАНОВКИ ОО НА УСКОРИТЕЛЕ ТЕУАТЯОЫ (РЫАЬ).

Специальность 01.04.01 - Приборы и методы экспериментальной физики.

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА -2009 г.

003460982

УДК 539.1.07

Работа выполнена в ГНЦ РФ «Институт Теоретической и Экспериментальной Физики» им. А.И. Алиханова, г. Москва

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат физ.-мат. наук Столин В. Л. (ИТЭФ, г. Москва)

доктор физ.-мат. наук Григорьев В. А. (МИФИ, г. Москва)

доктор физ.-мат. Наук Куликов В. В. (ИТЭФ, г. Москва)

Ведущая организация:

ИИИЯФ МГУ. ( г. Москва)

Защита состоится 24 февраля 2009 года в 11 часов на заседании диссертационного совета Д.201.002 .06 в конференц-зале ГНЦ РФ «ИТЭФ» им. А.И. Алиханова по адресу: г.Москва, ул. Б.Черемушкинская, 25.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ И'ГЭФ.

Автореферат разослан: 22 января 2009.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук л ( Васильев В.В.

I.Общая характеристика работы

1.1. Актуальность проблемы

К 1996 году одна из основных установок Национальной Ускорительной Лаборатории им Ферми (Фермилаб) БО выполнила всю программу, которая была возможна при данных характеристиках детектора (Яип I). Было принято решение продолжить эксперименты, предварительно проведя изменения в структуре ускорителя и соответственно в основных детекторах. Анализ работы одного из основных детекторов ОО показал, что для работы с более высокой светимостью, практически все системы детектора требуют коренной модернизации. Все работы по улучшению установки проводились с 1996 по 2000 год. Новая структура детектора потребовала создания системы сцинтилляционных счетчиков с временным разрешением менее 2,5 наносекунд, установленной на внутренней поверхности ярма магнита, для идентификации мюонов в центральной области быстрот ¡1/| < 1 с угловым разрешением 4,5 0 по координате ф. Мюонная система одна из основных в установке ОО, выделяет из огромного количества частиц, образовавшихся в протон-антипротонных столкновениях, редкие частицы с с-,Ь- и 1- кварками по их мюонным распадам. Это обстоятельство определяет актуальность данной диссертации.

1.2. Цель диссертационной работы

Целью работы было создание системы центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков установки ОО, обладающих заданными характеристиками и размерами. В рамках этой общей задачи потребовалось создание 630 детекторов общей площадью 74 м2, методик проверки детекторов и автоматизированных установок для проведения тестов сцинтилляционных счетчиков при их массовом производстве, системы хранения и доступа к информации, полученной при проведении тестовых испытаний и калибровок элементов системы, программного обеспечения для распределенной системы сбора и обработки данных и исследования прототипов системы центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков.

1.3. Научная новизна и практическая ценность

Новизна поставленной задачи состояла в уникальном сочетании требований к времяпролетной системе, определявшейся свойствами

существующего детектора, модернизированного Тэватрона и характером физических задач, поставленных перед детектором ЭО. Создаваемая система должна учитывать:

увеличение энергии с 1.8 Тэв до 1.98 Тэв в системе центра масс, увеличение светимости до 3><1032см"2с"1,;

увеличение числа банчей с 6 до 36 и уменьшение времени между циклами с 3.7 мкс до 396 нс(21 период ИР частоты),

необходимость проведения измерений сечений процессов на уровне 4-8 фемтобарн,

необходимость измерения времени пролета частиц с разрешением до 2,5 не в аксептансе |г?|<1 с сегментацией по углу ф ~4,5°,

необходимость длительной работы детекторов в магнитном поле. Этим требованиям соответствуют изготовленные в ИТЭФ детекторы, из которых состоит система Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков установки 00. Вышеперечисленные требования определили выбор типа детекторов, их конструкцию и материалы, использованные при производстве. В результате исследований было принято решение использовать сцинтиллятор в качестве детектирующего материала, а ФЭУ-в качестве регистрирующего элемента. Геометрические размеры каждого детектора созданной системы центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков Аф позволили повысить точность определения координат непосредственно по срабатыванию конкретного детектора. Временная информация, полученная от счетчиков, заносится в триггер. Это позволило отделить мюоны, образовавшихся при столкновении протонов, с антипротонами от космических мюонов. Сборка и испытания сцинтилляционных счетчиков проводились в трех научных центрах, поэтому была необходима единая методика их комплексных проверок. В ИТЭФ было произведено и проверено 520 детекторов, остальные 140 счетчиков - в Северном Университете штата Иллинойс (N111). Сборка и окончательная проверка модулей проводились в Фермилаб (БЫЛЬ), а затем приемные испытания детекторов и сборка системы Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков непосредственно в детекторе СО Фермилаб.

Созданная при производстве счетчиков методика их проверки используется в эксперименте Б0 для мониторирования отклика всей системы Аф и контроля работоспособности его отдельных элементов и сейчас. В процессе производства системы Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков были отлажены и запущены автоматизированные установки в ИТЭФ, N111, регтПаЬ. Проведение испытаний прототипа системы Аф на космическом стенде в ИТЭФ и аналогичном в РегтНаЬ потребовало создания системы сбора и обработки информации. В настоящее время она используется для изучения физических характеристик подобных модулей, оставленных для замены. Опыт, полученный при проведении тестовых

испытаний, методика проверок, созданные аппаратные и программные средства могут быть полезны при создании и проверках больших детекторных систем на современных ускорителях.

Оригинальностью выдвинутой идеи является то, что удалось добавить, внутрь магнита, тонкий -10 см, эффективный (98% и более), с покрытием 100% поверхности в центральной области детектор, позволяющий измерять время с разрешением лучше 2 наносекунд, без глобальной перестройки остальных систем детектора. В результате этого открылись широкие возможности в формировании триггера совместно с другими детекторами, расположенными внутри ярма магнита. Например, данные системы явились определяющими при установлении верхнего предела распада В°5 на пару ц +11, который составил <1,2x10'7 при 95% уровне достоверности[3]. В работе [5] измерено сечение рождения пар топ и антитоп кварков при столкновениях протона и антипротона. Для средней массы топ кварка 170,9 веу величина сечения равна 7,8±1,8 пикобарн (стат±сист). При этом, определяющим, для получения этого результата, стало наличие триггера на два лептона, в образовании которого, участвовала система Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков.

1.4. Положения, выносимые на защиту

1. Создание в ГНЦ РФ ИТЭФ детектора для измерения времени пролета в эксперименте Р0, состоящего из системы 630 сцинтилляционных счетчиков общей площадью -174 м2:

а) показано, что система сцинтилляционных счетчиков позволяет определять координаты заряжённых частиц в центральных областях детектора с угловым разрешением 4.5° по координате ф, что необходимо для идентификации мюонов;

б) показано, что детектор обладает временным разрешением <ст>=1,6 не, что соответствует требованиям, предъявляемым к времяпролетной системе эксперимента Б0.

2. Разработка методики проверки сцинтилляционных счетчиков центральной мюонной системы при массовом производстве:

а) показано, что методика позволяет эффективно отбраковывать счетчики на различных этапах производства;

б) по результатам выполненных проверок проведен отбор и объединение в группы (по свойствам) детекторов для удешевления системы высоковольтного питания. Создана полная база данных с характеристиками изготовленных детекторов.

3. Разработка системы контроля за амплитудными и временными параметрами детекторов, анализ изменений характеристик системы центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков в установке БО в период

проведения эксперимента:

а) показано, что за период с 2000 по 2007 год амплитудные и временные параметры не изменились более, чем на 5% ;

б) за весь период работы из строя вышло не более 1% детекторов центральной мюонной системы Аф.

4. Метод оценки светимости для установки D0.

Показано, что анализ данных, полученных от всей центральной мюонной системы, позволяет независимо оценивать такой параметр ускорителя как светимость с точностью не хуже 2%.

1.5. Личный вклад диссертанта

Диссертант внес существенный вклад в создание, установку и последующую эксплуатацию системы. Были созданы методики, автоматизированные системы проверки качества счетчиков. Проводил конкретные измерения сцинтилляционных счетчиков. Создал базы данных для хранения характеристик измеренных счетчиков. Участвовал в установке сцинтилляционных счетчиков в детектор D0, в разработке системы обработки данных и системы калибровки. Диссертантом написаны программы, позволяющие проводить обработку калибровочных данных и данных, получаемых в течение сеанса измерений. При, помощи этих программ постоянно проводиться мониторинг системы Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков для установки D0.

1.6. Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации отражены в работах [1,2]. Результаты работы были представлены на "Wine-and-Cheese" семинаре Фермилаб, докладывались на международных конференциях, а также ежегодных митингах коллаборации D0, начиная с 2000 года. Данные, полученные в течение проведения работ, включены в доклады представленные на международных конференциях: " 7th International Conference On Advanced Technology And Particle Physics " Como, Italy 2001; " International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics " Beijing, China 2001 " The Meeting Of The Division Of Particles And Fields Of The American Physical Society " Williamsburg, Virginia USA. Данные, получаемые от системы А ф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков, являются неотъемлемой частью всех получаемых данных на установке, так как непосредственно участвуют в выработке триггера. Физические результаты опубликованы в журналах «Physical Review Letters» и « Nuclear Instruments and Methods in Physics Research» [3-7], в материалах международных конференций и проектной документации эксперимента D0.

1.7. Объём н структура диссертации

Работа изложена на 84 страницах; состоит из введения, шести глав и заключения; включает в себя 42 рисунка, 9 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 57 наименований.

2. Содержание работы

Во введении рассмотрена рабочая конфигурация детектора 1)0, его характеристики и задачи, для которых он был спроектирован. Описаны принципы функционирования и требования, налагаемые на детекторы всей системы. Обоснована модернизация детектора ПО: введение в систему центральной мюонной системы дополнительного слоя счетчиков, помещенного внутрь магнита. Сформулированы требования, предъявляемые к системе Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков. Рассмотрена структура детектора Аф, его место в общей структуре детектора ДО (рис. 1).

В первой главе дано подробное описание конструкции (рис.2) и технологии производства сцинтилляционных счетчиков. Изложен метод подготовки материалов; их проверка на этапе производства; описана процедура проверки качества компонентов и деталей, из которых собирались сцинтилляционные счетчики. Приводится обоснование выбора именно такой конструкции и материалов. Новизна конструкции состоит в том, что для всех размеров детекторов удалось добиться наибольшей равномерности отклика по всей площади ~ 7%. Описана процедура сборки детекторов и тестовые процедуры, проводимые для выявления брака при сборке. Проводимые проверки позволили выявить на ранней стадии производства некондиционные компоненты и тем самым сэкономили время на последующих этапах испытаний. Проведены измерения зависимости амплитуды выходного сигнала ФЭУ от внешнего магнитного поля. Эти измерения позволили определить параметры магнитного экрана для ФЭУ, поскольку работа счетчиков происходит в магнитном поле порядка 350 Гаусс. Далее описаны методики, которые применялись к готовым счетчикам (рис. 3) для определения качества сборки детекторов.

В результате в качестве сцинтиллятора выбран В1СМЖ 404А с светосмещающим волокном ВСБ92 \¥Ь8 и регистрирующий прибор ФЭУ 115 производства МЭЛЗ.

Исследование радиационного старения детектора показало, что деградация составляет для данной композиции сцинтиллятора, файбера и ФЭУ 35% при дозе 20 кРад. По расчетам, для центральной части детектора эта доза составит не более 1 кРад, следовательно не ожидается значительных разрушений в детекторе за все расчетное время экспозиции Яип 2.

"V

s о

О а>

Ё

ы »

v:

I

Tí

05

ti

re

-i

O TS ю

O

o

(m) o

-5

• •' ; -tri i < í i • 'Y\ Xh ñ' i>>", r-V. ■ г.". ; ; .0

00

j_L

o

(m)

i o

Рис. 2. Конструкция одиночного мюонного сцинтилляционного счетчика

Рис. 3. Вид счетчика мюонной системы Аф в сборе

Во второй главе описана методика проведения испытаний уже собранных детекторов с применением источника радиоактивного излучения. Рассматриваются аппаратные и программные средства, использованные для проверки однородности отклика сцинтилляционных счетчиков при помощи источника радиоактивного излучения. Приведены результаты применения данной методики.

В третьей главе описана автоматизированная установка (рис. 4), которая г позволила, используя космические мюоны в качестве источника излучения, провести измерения характеристик каждого счетчика. Этот метод является наиболее приближенным к реальным условиям эксперимента. Анализ формы регистрируемых сигналов и спектров (рис. 5) позволил определить рабочие параметры для каждого детектора и методы обработки сигналов в реальной установке. По зарядовому спектру каждого канала определялся, порог какой необходимо установить на дискриминаторе аппаратуры регистрации. I Электроника установки анализирует превышение сигнала ФЭУ над установленным порогом Дь- В первом приближении, сигнал со счетчика имеет треугольную форму с основанием 20 наносекунд и фронтом 5нс и амплитудой и(мв) на нагрузке 50ом. Набор спектров А (канал) проводился зарядовым АЦП с разрешением 0,25 пикокулон на канал.

Рис. 4. Конструкция космического стенда Поэтому перевод амплитуды сигнала в заряд производиться по формуле

А[канал]= -

1 и[миливолът]х20[наносек

2 х 50[0л<]х 0,25

пикокулон канал

Следовательно

1/[миливолып] = А[канал]х 1,25

миливолът

На рис. 5 изображен характерный спектр, получаемый для одного из

детекторов на установке. Максимум распределения приходиться на

АРеак=115 канал АЦП. Ширина данного пика на полувысоте составляет 30 каналов.

(М/йА^ег^/сИ.)

2500 -

2000

1500 -

1000 -

500 -

А^лк -Н5

\/ИИ е 50

к ^ (о.Т-гС.В)-А^к

».25рС (¿Мл)

ш*

150 200 250 300 А 91М1Р гпропс«, НУ"1900 V

350 400 А(сИ.)

Рис. 5. Спектр, полученный от детектора на космическом стенде

Отсюда простой анализ позволяет определить интересующие нас величины. Так минимальная амплитуда сигнала от мюона

«(0,5 + 0,8

Для того чтобы уверенно зарегистрировать мюон необходимо установить порог дискриминатора, соответствующий величине Ami„. . Тогда из спектра получим оптимальные параметры необходимые для регистрации частиц в детекторе

4nin к 2 х UlhreshoU .

В то же время

/Л _ ^ х U,hreshoM \ / пот

Если выбрать порог 15 милливольт и к=0.6, получим среднюю амплитуду регистрируемого дискриминатором сигнала

(^)лот = 50 \миливольпт\.

Измерение зависимости <A>nom от напряжения питания для каждого ФЭУ с маленьким шагом приводит к неоправданному большому объему измерений. Поэтому для всех счетчиков были измерены спектры при трех фиксированных напряжениях питания 1700, 1900 и 2100 вольт. Первая величина высокого напряжения соответствует напряжению питания, при котором ФЭУ приближаются к рабочим параметрам. Последнее напряжение является для данного типа ФЭУ предельным, при котором прибор сохраняет свои свойства длительное время. Исходя из известных зависимостей усиления ФЭУ от напряжения питания, определяется рабочее напряжение для конкретного счетчика

■ ! 7 , 1пЛ0„-'пЛ,-=п

где,

а _ 1700

1.9-1.7

Ану=19оо, Ац\'=1700 амплитуды при напряжении питания 1900 и 1700 вольт соответственно.

Анализ, полученных на космическом стенде данных для всех счетчиков,

позволил распределить их на группы с близкими значениями максимума отклика на мюоны.

Для всех счетчиков были промерены зависимости эффективности регистрации от напряжения питания при различных порогах дискриминации (рис. 6). В реальном эксперименте порог устанавливается в районе от 5 до 15 мВ.

МО 049 15гпу ТЬгевЬ

1.0 10115тчТЫмЬ

0,96 • 0.94 -

1650 1700 . 1750 1800 1850 1900

Уоиаде

1650 1700 1750 1800 1В50 1900

УоПвдв

Рис. 6. Пример зависимости эффективности регистрации от напряжения для

порога 15 мВ

Таблица 1.

Распределение счетчиков по группам

Номер группы Диапазон напряжений Количество групп в

сигнала от мюонов, мВ данном диапазоне

1 87.5-112.5 8

2 112.5-143.75 17

3 143.75 - 175 10

4 175-212.5 3

5 212.5-262.5 2

6 135- 162.5 1

7 126.25- 156 1

Итого: 42

Также в главе подробно описана созданная база данных по всем изготовленным счетчикам. В нее помещены номера всех компонентов использованных при производстве, измеренные характеристики и привязка счетчиков к местоположению в детекторе. В базе данных также вводиться соответствие между нумерацией произведенных деталей и положением счетчиков в детекторе и подключении их к системе считывания. Вид базы

: Файл О**« &1д Bctjoks Форйат intii Cçpt»n Qkho Справка AdofeePCf

awMauJaVu-» i i|Lffi23Líl#W «isiâ-J»!

P jlarge гтпбпищ

-, - ч-.'i i-- - •»> V

ID I N Setup I N Counter |N1-PMT[ N2-PMT | N Base | Ampi-1700v¡ Ampi-1900v [ Ampl-2100v

1 $321 2$A3 3

4S12A

5 $325

6 $102 7

8$50C 9$8D

10 $87

11

12 $AC

13 $722 14S51B 15$707 16S126

17 $30B

18 $721

19

20 $326

21 $68D 22$A9

LG001 LG002 LG003 LG004 LG005 LG006 LG007 LG008 LG009 LG010 LG011 LG012 LG013 LG014 LG015 LG016 LG017 LG018 LG019 LG020 LG021 LG022

4818 7621 4736 268

617 742

62 38 51 43 63 42 53 57 45

180 96 137 116 174 123 152 161 110

fbo Л О I

*пи»: (]Щ]| I? |ÎJTQ>g ю 232

4622 29803 765 43 115

3097 30223 497 40 101

42 113

3150 29957 577 44 106

3163 29667 465 51 142

2678 26767 605 42 101

46 131

2378 25971 260 33 88

3275 29889 449 38 100

4400 503 39 221

60 180

3338 20608 771 34 92

ооиг» лет 40 Л~7 104 Л Ol

Режим табгачы

данных изображен на рис. 7. При выходе детектора из строя по этой базе можно провести поиск и произвести замену счетчиком близким по параметрам.

В четвертой главе описано, как производилась установка счетчиков на внутреннюю поверхность ярма магнита и их позиционирование. Вид установленных счетчиков в детектор изображен на рис. 8. Конструктивно система Аф представляет собой тонкостенную трубу прямоугольного сечения, разбитую на 9 частей (с разрывом). Длина Аф составляет 7600 мм, горизонтальный размер равен 5652 мм, вертикальный размер-5775 мм. Каждое кольцо состоит из 70 счетчиков (всего 630 счетчиков). Общая площадь -174 м2. При сборке системы счетчики объединяются в группы. В зависимости от положения группы в системе, производится подключение к системе считывание. Считывание сигналов сцинтилляционных счетчиков происходит аналоговым образом. Общее число каналов считывания равно 630.

В пятой главе дано описание системы сбора и обработки первичных данных детекторов в реальном эксперименте. Она представляет собой набор крейтов, обеспечивающих прием и обработку информации с детекторов, подачу на счетчики напряжения питания и контроль за ним. Подробно описана электроника VME модулей, их функциональное назначение и принципы получения и обработки сигналов; структура образования триггера установки D0 и место, которое занимает система Аф в его формировании. Также рассмотрен формат данных, используемый для передачи в общий поток. Описана электроника, используемая для калибровки счетчиков на основе светодиодной системы с мониторированием по PIN диодам. >

Рис, 9. Распределение времени регистрации событий в системе Аф в детекторе 00 при использовании триггера для всех событий (а) и только мюонов (Ь)

Приводятся результаты работы системы в режиме калибровки и способы её мониторинга. Характерный временной спектр, полученный от счетчиков, от реальных событий изображен на рис. 9.

В заключение главы приводиться описание организации высоковольтного питания счетчиков системы Аф и программное обеспечение, позволяющее следить за состоянием питания системы, и ее интеграция в систему сбора данных детектора БО.

В шестой главе приведены данные, полученные в результате функционирования системы Аф, а также проанализированы результаты работы системы за длительный период работы.

Рис. 10. Кандидат в событие со струей и двухмюонной модой распада массой

55 Гэв

Хиты, полученные от системы Аф, совместно с информацией от внутренних детекторов участвуют в формировании триггера события, а номера сработавших счетчиков используется для восстановления треков регистрируемых частиц. Наглядно это видно на рис. 10, который представляет собой визуализацию одного события в детекторе Б0.

Сама по себе центральная мюонная система является детектором, который позволяет проводить измерения и без участия остальных детекторов входящих

в состав 00. В 2005 году было предложено использовать данные, получаемые от системы для определения выхода шоопов.

Пять сеансов были проведены при светимости от 13><1030см"2с"' до 105><1Озосм~2с"!.

Таблица 2.

Дата 1 августа 12 августа 12 августа 14 сентября 21 сентября

RUN 208876 209308 209351 210207 210360

Светимость ПО"30 cmV'1 82 38 27 15 105

Анализ получаемых данных позволяет определить величину выхода мюонов в центральной части детектора

Y central = ( N selected / L recorded ) • k, где У„,,„.а-выход мюонов в центральной части, /У^п^-число событий, отобранных в соответствии с наложенными условиями, ¿г^о^-записанная светимость ускорителя, k-коэффициент пересчета триггеров системы.

Для отбора событий использовались следующие правила отбора событий : число хитов в слое Л дрейфовых трубок >2, ^

число хитов в слоях В & С дрейфовых трубок >5, как минимум один хит в слое Аф сцинтилляторов, как минимум один хит в слоях В&С сцинтилляторов. 0<^<10. "

рТ Lgcal

'f si

"t-

th

Entries 26043

Mean <1674

RMS 3.109

" local - 3.5 Gov

Рис. 11. Распределение по Р,

ScTimeA |

Рис. 12. Временное распределение одиночных мюонов в Аф (точки). Результат

фитирования (кривые)

Central Muon Yield vs Time

_ BOO

с

im

яз TM

п

О

С 760

я

с

740

■о

0) 7?0

>-

с о 700

3

s 680

X

í ndf 18.07/4

660 640 620

Date: 12 Aug 2005 : S:igpm Run number: 209351 tuirrtrosiw 2 t.7. .7. r." ' _T_

w

BateM.Aug.2005. ■ROn-fiTim&er: "2088761 Luminosity 15

-..................Dai«; 12 Aug 2005: 12:2Spm . .

Run number: 209308 Luminosity 38

. 1ЛЯ

Date: 14 Sap 2005 Run number: 21C207 L.uminostty-62..........

_ _L____ï____

Date: 21 Sep 2305 Run number: 210360 ..Luminosity. 105.......

Yce^al=(^evon,s/L^0rdod)*PreSCale

.07 2005

20.08 2005

24.09 2005

07.09 2005

11.09 2005

Date

Рис. 13. Зависимость нормированного на светимость выхода мюонов от

времени

Central Muon Yield vs Luminosity |

800

С

w

та 780

в

с 760

Я5

С

740

■о

ш 7?0

>-

с о 700

3

s 680

660

640

620

6М>

-

- ta». „ _.____ {_______

= U- т

1 ......I..........* т

I - - i----- .8%

Z

:

- 1 1. , , , ^ contrat ^events''®- г, , , , 1 , , , и J*Pre jcordea' , , , scaie i i

SO 100

Luminosity 10 D cm"2 s'1

Рис. 14. Зависимость выхода мюонов от светимости ускорителя

Распределение по Р,, восстановленное для мюонов, изображено на рис. 11. События выше Р, = 3.5 Гэв/с соответствуют трекам мюонов, прошедших через центральную часть детектора DO.

Построив распределение по времени регистрации одиночных мюонов в системе Аф (отображенный на рис. 12) и проведя вычитание фона, получим

ВеЛИЧИНу iVstfected-

Используя вышеприведенные формулы, вычислим конечный результат Ycentrai. Применив эту процедуру к данным, полученным при различных светимостях, получим зависимости сечения выхода мюонов от светимости ускорителя. Вид такой зависимости отображен на рис. 13 и рис. 14.

Приведенные данные показывают, что процедура измерения выхода мюонов на основе только мюонной системы позволяет контролировать светимость с точностью -2%, соизмеримой с точностью, получаемой от службы ускорителя.

Далее приводятся результаты, которые получены в результате долговременных наблюдений за системой Аф. В течение длительного времени все счетчики подвергались процедуре калибровки. Данные представляют собой набор файлов, полученных при работе системы в локальной моде, без участия остальных систем детектора DO. Была написана программа в среде ROOT, которая анализирует журнал калибровки, производит поиск файлов, проверяет их на состоятельность, и если они соответствуют установленным

критериям достоверности, то обрабатываются программой. В программе вычисляются коэффициенты усиления ФЭУ с использованием данных от PIN диодов и заносятся в ROOT файл, содержащий результат.

Используя его, другая программа позволяет провести анализ данных при различных заданных критериях. Например, определить вышедший из строя детектор. Разброс величин усилений ФЭУ соответствует проведенному ранее отбору в группы.

Рис. 15. Распределение (1-К2006/К2004) усилений для Аф

Во время профилактических работ на детекторе БО проводится тестирование счетчиков при помощи источника радиоактивного излучения. 1 Анализ среднего значения сигнала от детекторов позволяют судить об эффекте старения счетчиков системы Аф в течение длительного времени. Пример изображен на рис. 15, приведенные данные охватывают период с 2004 по 2006 I годы. Величина, отображенная на этом рисунке, является отношением усредненных амплитуд с ФЭУ в разное время от источника радиоактивного излучения. Анализ показал, что эффекта критического старения счетчиков не 1 обнаружено.

Основными причинами выхода из строя были:

а) выход из строя делителя-4 штуки: 2-через 5 лет эксплуатации и 2-через 7 лет эксплуатации (исправлены заменой на запасные);

б) отключение счетчиков в результате обрыва подводящих кабелей в моменты 1 остановки и ремонта других составных детекторов Э0;

в) механическая поломка светозащитного кожуха, вследствие проведения профилактических работ на детекторе DO.

Все вышеперечисленные поломки были устранены составом оперативных дежурных, ответственных за состояние системы Аф.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации:

1. При значительном вкладе диссертанта в ГНЦ РФ ИТЭФ создана, а затем в Фермилаб (США) установлена и введена в эксплуатацию система на основе 630 сцинтилляционных счетчиков для идентификации мюонов в центральной части детектора DO. Общая площадь составляет -174 м2.

2. Параметры созданных детекторов отвечают поставленным требованиям, необходимым для проведения RUNII. Полученное временное разрешение <ег>=1,6 не при угловым разрешением 4.5° по координате ф.

3. Разработана методика проверки сцинтилляционных счетчиков центральной мюошюй системы при массовом производстве. На основе этих результатов создана база данных, проведен отбор и объединение в группы по свойствам детекторов.

4. Анализ работы счетчиков в течение длительного времени показал стабильность параметров детекторов. Изменение усиления ФЭУ составило не более 5% за период с 2000 по 2007 год.

5. Продемонстрирована высокая надежность созданной системы: за весь период работы из строя вышло не более 1% детекторов центральной мюошюй системы Аф.

6. В качестве результата приведены зависимости выхода единичных мюонов от светимости и от времени работы.

Публикации автора по теме диссертации

[1] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al.The Muon system of the run II DO detector. Nucl.Instrum.Meth.A552 p372-398,2005.

[2] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al.The Upgraded DO Detector. Nucl.lnstrum.Meth.A565 p463,2006.

[3] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for B0(s) --> mu+ mu- at DO. FERMILAB-PUB-07-395-E, Jul 2007. Phys.Rev.D76:092001,2007.

[4] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for the lightest scalar top quark in events with two icptons in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-07-352-E, Jul 2007. Phys.Lett. B659: 500-508,2008.

[5] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the t anti-t production cross section in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV using kinematic characteristics of lepton + jets events. FERMILAB-PUB-07-128-E, May 2007. Phys.Rev.D76:092007,2007.

[6] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the t anti-t production cross-

section in p anti-p collisions using dilepton events. FERMILAB-PUB-07-143-E, Jun 2007. Phys.Rev.D76:052006,2007.

[7] V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the shape of the boson transverse momentum distribution in p anti-p —> Z / gamma* —> e+ e- + X events produced at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-07-642-E, Dec 2007. Published in Phys.Rev.Lett. 100:102002,2008.

Подписано к печати 14.01.09 г. Формат 60x90 1/16

Усл. печ. л. 1,5 Уч.-изд. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ 547

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

Введение.

Глава 1. Выбор конструкции и изготовление сцинтилляционных счетчиков.

§1.1 Конструкция счетчико в.

§1.2 Сборка счетчиков. Тестовые испытания на этапе сборки.

§1.3 Система для проверки качества сцинтилляционных счетчиков при массовом производстве.

§ 1.4 Радиационные испытания сцинтилляционных счетчиков.

Глава 2. Методика и результаты тестовых измерений.

§2.1 Проверка счетчиков.

§2.2 Результаты измерений.

Глава 3. Автоматизированная система для проверки счетчиков при помощи космических мюонов.

§3.1 Экспериментальная установка для проверки сцинтилляционных счетчиков с использованием космических мюонов.

§3.2 Методика измерений.

§3.3 Результаты измерений.

Глава 4. Монтаж счетчиков в детектор DO.

§4.1 Установка счетчиков в детектор DO.

§4.2 Подсоединение счетчиков к системе считывания.

Глава 5. Распределенная система сбора и обработки информации установки.

§5.1 Организация электроники и триггера в установке DO.

§5.2 Система сбора и обработки данных Аср.

§5.3 Система калибровки счетчиков Аср.

§5.4 Система конторля напряжения питания Аср счетчиков.

Глава 6. Результаты, полученные в результате эксплуатации системы.

§6.1 Результаты использования счетчиков Аср для идентификации мюонов.

§6.2 Измерение светимости.

§6.3 Долговременная стабильность.

В 1983 году в Национальной Ускорительной Лаборатории им Ферми (Фермилаб) начал функционировать ускоритель Теватрон, первоначально названный Удвоителем Энергии, протяженностью четыре мили в окружности (6.4 км). На тот момент и до настоящего времени он являлся самым высокоэнергичным ускорителем. Одним из основных детекторов Теватрона-является установка DO. Установка DO [1] предназначена для прецизионных измерений мюонов, электронов и фотонов, а также для измерения с высокой точностью адронов и адронных струй. В сентябре 1992 года на DO проведен первый физический пуск. Набор данных проводился вплоть до 1996 года. В течение этого времени (RUN I), точнее 2 марта 1995, были получены данные, позволяющие заявить о существовании Топ кварка, последнего неоткрытого кварка из шести, предсказанных, в соответствии со Стандартной моделью. Было принято решение продолжить эксперименты, предварительно проведя изменения в структуре ускорителя и соответственно в основных детекторах. Постройка дополнительного инжектора позволила увеличить число протон-антипротонных столкновений. Анализ работы одного из основных детекторов DO показал, что для работы с более высокой светимостью, практически все системы детектора требуют коренной модернизации. Все работы по улучшению установки проводились с 1996 по 2000 год.

В создании обновления установки участвовали более 550 физиков из 63 научных центров 17 стран, в том числе из ИТЭФ. Первый пуск в обновленном виде был произведен в январе 2001 года. Набор данных происходит и по настоящее время.

Одним из детекторов установки D0 является мюонная система, которая служит для измерения характеристик мюонов. Мюоны могут быть фоновыми, которые проникают извне и влияют на результат измерений всего детектора. Нас же интересуют родившиеся в результате протон-антипротонных столкновений. Разделение этих мюонов очень важно для повышения уровня достоверности регистрации событий в столкновении частиц Теватрона.

Создаваемая система должна учитывать увеличение светимости до Зх 1032см"2с"1, в связи с чем появилась возможность изучения процессов с сечениями на уровне 4-8 фемтобарн.

Исходя из новых параметров пучка, к системе центральных сцинтилляционных мюонных счетчиков, в дальнейшем называемой Аф, предъявляются определенные требования: во первых, необходимо перекрыть детектором 100% поверхности в центральной части детектора в аксептансе |г||<1; во вторых, обеспечить измерения времени пролета частиц с разрешением менее, чем 2,5 не; в третьих, определить координату частицы по углу ср с сегментацией -4,5°; в четвертых, система должна быть радиационно устойчивой, так как работает в жестких радиационных условиях; в пятых, обеспечить работу ФЭУ в сильном магнитном поле. В окончательной конфигурации, вся центральная мюонная система, после модернизации представляет собой: один внутренний слой сцинтилляторов Аф, один внешний слой сцинтилляторов и три слоя дрейфовых трубок PDT Chambers А,В,С (рис.1).

Разработка и создание центральной части мюонной сцинтилляционной системы (Аф счетчики) проводилась в ИТЭФ в сотрудничестве с Северным Университетом штата Иллинойс (NIU) и Фермилабом.

СК

TJ к о н ft и н о -а а о т) о

-5

PDT Chambers

Outer Counters

А-ф Counters шш

Шшт

Шт

Shielding

Shielding

SSSSSS ■: : V\

Preshower

2Т Solenoid

Fiber Tracker

Electronics

South P Silicon Tracker

Pixel Counter Layers ABC

Forward MDT Layers

SOUTH

Мюонная система не является открытием или новым детектором. В различных экспериментах, например таком как CLAS (TJNAF,USA) применяется система для регистации заряженных частиц электронов и мюонов. В этой установке используются узкие полосы сцинтиллятора длиной несколько метров со считыванием сигнала с обоих концов посредством ФЭУ. При детектировании частиц в такой системе одна из координат определяется по разнице прихода сигнала на два ФЭУ, а другая по номеру сработавшей полосы. Регистрация нескольких частиц одновременно в таком детекторе невозможна, поэтому такой тип применим в системах с низкой загрузочной способностью. В центральной мюонной системе количество частиц регистрируемых на эквивалентной площади высоко и для такого типа детекторов неприемлема.

Исходя из новых требований[50], была предложена оригинальная конструкция всей системы и единичного счетчика. Построен прототип единичного детектора, проведены предварительные тесты и расчеты. Конструктивно система Аср представляет собой тонкостенную трубу прямоугольного сечения, разбитую на 9 частей (с разрывом). Длина Аср составляет 7600 мм, горизонтальный размер равен 5652 мм, вертикальный размер — 5775 мм. Каждое кольцо состоит из 70 счетчиков (всего 630 счетчиков). Общая площадь -174 м". Логическая схема расположения системы изображена на рис. 2. Конструкция расположения детекторов поперек пучка изображена на рис.3. Схематичекий вид на часть системы, расположенный вдоль пучка, изображен на рис.4.

Предложенный вариант расположения детекторов и их конструкция были приняты за основу для производства. В результате детектор DO приобрел новые свойства. к p k)

П н

TJ

Ч! и н 4 тз »

5 о Д

3C о St о s о H л 2 E

Trigger

Scintillation

Counters

Cosmic Bottom У

-x

West\ /North z

South

5.67 m-----<-j

Рис.3. Конструкция системы Аср (вид вдоль пучка) i i i i

1! II it it i 1! U ! Л II 1

Я П i

II II !

1 1 i i\ н I It !f 1 11 tl 1 i i i it и

11 и i i u a ii j i i i fl II. i • i i i ил i i i I I i j i { 1

Рис.4 Расположение детекторов системы Atp (вид поперек пучка)

Теперь за счет включения в DO системы Аф стало возможным выполнить следующие задачи: отделение фоновых событий путем определения времени пролета мюонов (<о> = 2,5 не. расчетное); —уточнение с сегментацией по углу ф -4,5° координаты мюонов, зарегистрированных в системе координатного детектора на основе сцинтиллирующих волокон, —при наличии сигнала в системе координатного детектора на основе сцинтиллирующих волокон и одновременно сигнала в системе Аф происходит выработка триггера первого уровня; —сформировать триггерные события в зависимости от координаты сработавших счетчиков (80 по координате ф и 9 по координате z); —измерение направлений и координат мюонов, а также разделение их в пространстве.

Для надежной идентификации мюонов центральная мюонная система имеет еще и слой дрейфовых трубок, расположенных внутри магнита. Вне магнита расположено 2 слоя дрейфовых трубок и слой внешних сцинтилляционных счетчиков, что обеспечивает эффективное подавление фоновых мюонов. Пространство, отведенное для Аф счетчиков, ограничено, потому что, данными счетчиками заполнялось пространство, не заполненное в RUN I, что определило конструкцию счетчиков. Результирующая толщина детектора при вышепредложенной конструкции составило 10 см. Выбор сцинтилляционных счетчиков в качестве активного элемента системы детектирования мюонов установки DO, определялся следующими соображениями. Сцинтилляционные счетчики технологичны, стабильно работают в сильных магнитных полях, имеют достаточно малое время отклика. При сборке системы счетчики объединяются в группы. В зависимости от положения группы в детекторе DO, производилось подключение к системе считывания.

Считывание данных происходит с сцинтилляционных счетчиков аналоговым образом. Общее число каналов считывания равно 630. В программах обработки с помощью информации, полученной от системы Аф, проводится восстановление времени пролета частиц, вычисляется их координата.

Важной особенностью системы Аф является долговременная стабильность системы, обеспечивающаяся работой счетчиков, однородностью их отклика и качеством калибровки. Система Аф, как и вся установка DO, располагается в шахте на глубине около 10м, доступ к элементам системы, при закрытом детекторе, не возможен, а ремонт или замена его отдельных частей возможны только при остановке всего детектора DO. Уровень отказов для счетчиков Аф, в работающей установке, можно оценить по такому факту, что на текущий момент (с 2001 года) ремонту подверглись только 4 счетчика.

В силу крайней ограниченности доступа к счетчикам, к работе детекторов системы Аф предъявляются особенно жесткие требования по надежности, стабильности и однородности. Эти требования были обеспечены при массовом производстве счетчиков в нескольких институтах (в ИТЭФ было произведено 530 счетчиков, остальные 140 — в Северном Иллинойсовском Университете (США)). Для обеспечения требуемого качества счетчиков при их массовом производстве была разработана единая технология производства и процедура комплексных проверок счетчиков. Проверки счетчиков проводились на всех стадиях создания и служили гарантией надежной и стабильной работы в экспериментальных условиях.

Разработанная при производстве счетчиков методика их проверки используется в эксперименте D0 для мониторирования отклика всей системы Аф и контроля работоспособности его отдельных элементов и сейчас. В процессе производства системы Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков были отлажены и запущены автоматизированные установки в ИТЭФ, NIU, Fermilab.

Проведение испытаний прототипа системы Аф на космическом стенде в ИТЭФ и аналогичном в Fermilab потребовало создания системы сбора и обработки информации. В настоящее время она используется для изучения физических характеристик подобных, модулей, оставленных для замены. Опыт, полученный при проведении тестовых испытаний, методика проверок, аппаратные и программные средства могут быть полезны при создании больших детекторных систем на современных ускорителях.

Оригинальностью выдвинутой идеи является то, что удалось добавить внутрь магнита тонкий —10 см, эффективный (98% и более), с покрытием 100% поверхности в центральной области детектор, позволяющий измерять время с разрешением лучше 2,5 наносекунд, без глобальной перестройки остальных систем детектора. В результате этого открылись широкие возможности в формировании триггера совместно с другими детекторами, расположенными внутри ярма магнита. Например, данные системы явились определяющими при установлении верхнего предела распада B°s на пару |i+, который составил <1,2х10"7 при 95% уровне достоверности[3]. В работе [5] измерено сечение рождения пар топ и антитоп кварков при столкновениях протона и антипротона. Для средней массы топ кварка 170,9 Gev величина сечения равна 7,8±1,8 пикобарн (стат±сист). Определяющим для получения других результатов [7-48], стало наличие триггера на один или два лептона, в образовании которого, участвовала система Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков.

Целью диссертационной работы является создание системы сцинтилляционных счетчиков, позволяющей измерять время пролета заряженных частиц в центральной части установки DO и определять их координату ф с точностью ~4,5°; изучение характеристик счетчиков; анализ данных и контроль за их состоянием. Автор защищает:

1. Создание в ГНЦ РФ ИТЭФ детектора для измерения времени пролета в эксперименте DO, состоящего из системы 630 сцинтилляционных счетчиков общей площадью ~174 м : а) показано, что система сцинтилляционных счетчиков позволяет определять координаты заряженных частиц в центральных областях детектора с угловым разрешением 4.5° по координате ф, что необходимо для идентификации мюонов; б) показано, что детектор обладает временным разрешением <о>=1,6 не, что соответствует требованиям, предъявляемым к времяпролетной системе эксперимента DO.

2. Разработка методики проверки сцинтилляционных счетчиков центральной мюонной системы при массовом производстве: а) показано, что методика позволяет эффективно отбраковывать счетчики на различных этапах производства; б) по результатам выполненных проверок проведен отбор и объединение в группы (по свойствам) детекторов для удешевления системы высоковольтного питания. Создана полная база данных с характеристиками изготовленных детекторов.

3. Разработка системы контроля за амплитудными и временными параметрами детекторов, анализ изменений характеристик системы центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков в установке DO в период проведения эксперимента: а) показано, что за период с 2000 по 2007 год амплитудные и временные параметры не изменились более, чем на 5% ; б) за весь период работы из строя вышло не более 1% детекторов центральной мюонной системы А(р.

4. Выход одиночных мюонов как критерий оценки правильности работы центральной мюонной системы DO.

Показано, что анализ данных, полученных от всей центральной мюонной системы, указывает, что мюонная система устойчиво работает во всем диапазоне достигнутых светимостей. Актуальность работы

К 1996 году одна из основных установок Национальной Ускорительной Лаборатории им Ферми (Фермилаб) DO выполнила всю программу, которая была возможна при данных характеристиках детектора (Run I). Было принято решение продолжить эксперименты, предварительно проведя изменения в структуре ускорителя и соответственно в основных детекторах. Анализ работы одного из основных детекторов DO показал, что для работы с более высокой светимостью, практически все системы детектора требуют коренной модернизации. Все работы по улучшению установки проводились с 1996 по 2000 год. Новая структура детектора потребовала создания системы сцинтилляционных счетчиков с временным разрешением менее 2,5 наносекунд, установленной на внутренней поверхности ярма магнита, для идентификации мюонов в центральной области быстрот |r|| < 1 с угловым разрешением 4,5 0 по координате (р. Мюонная система одна из основных в установке DO, выделяет из огромного количества частиц, образовавшихся в протон-антипротонных столкновениях, редкие частицы с с-,Ь- и t- кварками по их мюонным распадам. Это обстоятельство определяет актуальность данной диссертации. Научная новизна

Новизна поставленной задачи состояла в уникальном сочетании требований к времяпролетной системе, определявшейся свойствами существующего детектора, модернизированного Тэватрона и характером физических задач, поставленных перед детектором DO. Практическая ценность

Полученные в диссертационной работе результаты, технологии и методы контроля могут использоваться для построения мюонных систем как в России так и за рубежом.

Порядок изложения материала в работе следующий:

В первой главе дано подробное описание конструкции (рис.6) и технологии производства сцинтилляционных счетчиков. Изложен метод подготовки материалов; их проверка на этапе производства; описана процедура проверки качества компонентов и деталей, из которых собирались сцинтилляционные счетчики. Приводится обоснование выбора именно такой конструкции и материалов.

Вторая глава посвящена описанию методики проведения испытаний, описанию используемых аппаратных и программных средств для проверки однородности отклика сцинтилляционных счетчиков при помощи источника радиоактивного излучения .

В третьей главе изложена методика проведения долговременных проверок счетчиков и созданная для ее реализации установка для проверки при помощи космических мюонов.

В четвертой главе рассмотрены вопросы, связанные с созданием системы хранения информации о производстве и проверках сцинтилляционных счетчиков.

В пятой - дано описание распределенной системы сбора и обработки первичных данных детекторов, созданной при участии ИТЭФ.

В шестой приведены данные, получаемые от системы Аср, а также результаты исследований системы за длительный период работы.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

По теме диссертации в 1997—2007 годах было опубликовано 30 работ. Результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались на митингах Мюонной системы DO, на коллаборационных митингах DO , на совещаниях сотрудничества FNAL (1997—2007 гг).

Апробация работы и публикации

Основные результаты диссертации отражены в работах [1,2]. Результаты работы были представлены на "Wine-and-Cheese" семинаре Фермилаб, докладывались на международных конференциях, а также ежегодных митингах коллаборации D0, начиная с 2000 года. Данные, полученные в течение проведения работ, включены в доклады представленные на международных конференциях: " 7th International Conference On Advanced Technology And Particle Physics " Como, Italy 2001; " International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics " Beijing, China 2001; " The Meeting Of The Division Of Particles And Fields Of The American Physical Society " Williamsburg, Virginia USA. Данные, получаемые от системы Аф центральных мюонных сцинтилляционных счетчиков, являются неотъемлемой частью всех получаемых данных на установке, так как непосредственно участвуют в выработке триггера. Физические результаты опубликованы в журналах «Physical Review Letters» и « Nuclear Instruments and Methods in Physics Research» [3-7], в материалах международных конференций и проектной документации эксперимента D0.

Заключение.

1. При значительном вкладе диссертанта в ГНЦ РФ ИТЭФ создана, а затем в Фермилаб (США) установлена и введена в эксплуатацию система на основе 630 сцинтилляционных счетчиков для идентификации мюонов в центральной части детектора DO. Общая площадь составляет -174 м2.

2. Параметры созданных детекторов отвечают поставленным требованиям, необходимым для проведения RUNII. Получено временное разрешение <а>=1,6 не при угловым разрешением 4.5° по координате ф.

3. Разработана методика проверки сцинтилляционных счетчиков центральной мюонной системы при массовом производстве. На основе этих результатов создана база данных, проведен отбор и объединение в группы по свойствам детекторов.

4. Анализ работы счетчиков в течение длительного времени показал стабильность параметров детекторов. Изменение усиления ФЭУ составило не более 5% за период с 2000 по 2007 год.

5. Продемонстрирована высокая надежность созданной системы: за весь период работы из строя вышло не более 1% детекторов центральной мюонной системы Аф.

6. В качестве результата приведены зависимости выхода единичных мюонов от светимости и от времени работы.

На основе вышеизложенного можно сделать вывод, что изготовленные детекторы, соответствуют требованиям необходимым для решения задач регистрации заряженных частиц в магнитном поле, с приемлимым временным разрешением в установке D0. Анализ долговременных измерений говорит о надежности всей системы и отсутствии критической деградации системы Аф счетчиков.

Соответственно можно сделать вывод о том, что применяемые методы производства, сборки, монтажа и тестирования находятся на современном уровне и достойны применения в будущем.

В заключение я хочу выразить признательность доктору физ.-мат. наук В.Б.Гаврилову за предоставленную возможность участвовать в работе по данной тематике.

Работы по теме диссертации выполнялись по инициативе и под руководством кандидата физико - математических наук Столина Вячеслава Леонидовича, которому автор глубоко благодарен за постоянный интерес и действенную помощь в работе.

Я особо признателен руководителям ответственным за всю центральную мюонную систему Дмитрию Денисову и Ал Ито, с которыми мне довелось работать в течении почти десяти лет и без помощи которых эта работа не могла быть сделана.

Я искренне признателен кандидатам физ-мат наук А.В Евдокимову В.А. Евдокимову за помощь, полезные обсуждения и ценные замечания, высказанные в процессе подготовки диссертации.

Я благодарен Григорию Сафронову(ИТЭФ), Петру Неустроеву (ЛИЯФ), прочитавшим рукопись диссертации и высказавшим ряд ценных замечаний.

Я также признателен Кулешову, Кузнецову и многим другим принимавшим непосредственно участие в сборке тестировании, установке детекторов и обработке данных и всем соавторам работ.

1. The Muon system of the run 1. DO detector. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al.

2. Nucl.Instrum.Meth.A552 p372-398,2005.

3. The Upgraded DO Detector. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al.

4. Nucl.Instrum.Meth.A565 p463,2006.

5. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for B0(s) --> mu+ mu- at DO.

6. FERMILAB-PUB-07-395-E, Jul 2007. Phys.Rev.D76:092001,2007.

7. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for the lightest scalar top quark in eventswith two leptons in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-07-352-E, Jul 2007. Phys.Lett. B659: 500-508,2008.

8. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the t anti-t production crosssection in p anti-p collisions using dilepton events. FERMILAB-PUB-07-143-E, Jun 2007. Phys.Rev.D76:052006,2007.

9. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the shape of the boson transversemomentum distribution in p anti-p —> Z / gamma* —> e+ е- + X events produced at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-07-642-E, Dec 2007. Phys.Rev.Lett. 100:102002,2008

10. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for squarks and gluinos in events with jetsand missing transverse energy using 2.1 fb**-l of p anti-p collision data at s**(l/2) = 1.96- TeV. Published in Phys.Lett.B660:449-457,2008.

11. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the B0(s) semileptonic branchingratio to an orbitally excited D**(s) state, Br(B0(s) —> D-(sl)(2536) mu+ nu X). FERMILAB-PUB-07-659-E, Dec 2007. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

12. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Observation of the doubly strange b baryon Omega(b)-.Phys.Rev.Lett. 101:232002,2008.

13. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for pair production of second generation scalar leptoquarks. FERMILAB-PUB-08-334-E, Aug 2008. 11pp. Submitted to Phys.Lett.В

14. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. A Search for associated W and Higgs Boson production inp anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-297-E, Aug 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

15. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of sigma(p anti-p —> Z + X) Br(Z —> tau+tau-) at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-295-E, Aug 2008. 10pp. Submitted to Phys.Lett.B

16. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of differential Z / gamma* + jet + X cross sections in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-293-E, Aug 2008. 10pp. Published in Phys.Lett.B669:278-286,2008.

17. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. A Search for the standard model Higgs boson inthe missing energy and acoplanar b-jet topology at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-294-E, Aug 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

18. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Observation of ZZ production in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-279-E, Aug 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett.l01:171803,2008

19. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. ZZ —> 1+ 1- v anti-v production in p anti-p collisions at s**(l/2) 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-267-E, Aug 2008. 12pp. Published in Phys.Rev.D78:072002,2008.

20. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the electron charge asymmetry in p anti-p —> W + X —> e nu + X events at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-249-E, Jul 2008. 7pp. Published in

21. Phys.Rev.Lett. 101:211801,2008.

22. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Precise measurement of the top quark mass from lepton+jets events at DO. FERMILAB-PUB-08-242-E, Jul 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:182001,2008.

23. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for anomalous Wtb couplings in single top quark production. FERMILAB-PUB-08-235-E, Jul 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:221801,2008.

24. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for charged Higgs bosons decaying to top and bottom quarks in p anti-p collisions. FERMILAB-PUB-08-229-E, Jul 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

25. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for third generation scalar leptoquarks decaying into tau b. FERMILAB-PUB-08-201-Е, Jun 2008. 15pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

26. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for long-lived particles decaying into electron or photon pairs with the DO detector. FERMILAB-PUB-08-169-E, Jun 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:111802,2008.

27. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for a scalar or vector particle decaying into Zgamma in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-154-E, Jun 2008. 8pp. Submitted to Phys.Lett.B

28. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for neutral Higgs bosons in multi-b-jet events in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-142-E, May 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:221802,2008.

29. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the lifetime of the B(c)+- meson in the semileptonic decay channel. FERMILAB-PUB-08- 136-E, May 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

30. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Relative rates of В meson decays into psi(2S) and J/psi mesons. FERMILAB-PUB-08-134-E, May 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.D

31. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for Higgs bosons decaying to tau pairs inp anti-p collisions with the DO detector. FERMILAB-PUB-08-132-E, May 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett.l01:071804,2008.

32. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for t anti-t resonances in the lepton plus jets final state in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-097-E, Apr 2008. 8pp. Published in Phys.Lett.B668:98-104,2008.

33. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the polarization of the Upsilon(lS) and Upsilon(2S) states in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-089-E, Apr 2008. 7pp. Published in

34. Phys.Rev.Lett. 101:182004,2008.

35. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for W-prime Boson Resonances Decaying to a Top Quark and a Bottom Quark. FERMILAB-PUB-08-067-E, Mar 2008. 7pp. High resolution figures. Published in

36. Phys.Rev.Lett. 100:211803,2008.

37. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the t anti-t production cross section in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-064-E, Mar 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 100:192004,2008.

38. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the ratio of the p anti-p —> W+c-jet cross section to the inclusive p anti-p —> W+jets cross section. FERMILAB-PUB-08-062-E, Mar 2008. 10pp. Published in Phys.Lett.B666:23-30,2008.

39. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for large extra dimensions via single photon plus missing energy final states at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-061-E, Mar 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:011601,2008.

40. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for pair production of doubly-charged

41. Higgs bosons in the H++ H-----> mu+ mu+ mu- mu- final state at DO.

42. FERMILAB-PUB-08-058-E, Mar 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:071803,2008.

43. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for decay of a fermiophobic Higgs boson h(f) —> gamma gamma with the DO detector at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-057-E, Mar 2008. 7pp. Published in

44. Phys.Rev.Lett. 101:051801,2008.

45. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Evidence for production of single top quarks.

46. FERMILAB-PUB-08-056-E, Mar 2008. 51pp. Published in Phys.Rev.D78:012005,2008.

47. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. First study of the radiation-amplitude zero in W gamma production and limits on anomalous WW gamma couplings at s**(l/2) = 1.96- TeV. FERMILAB-PUB-08-052-E, Mar 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 100:241805,2008.

48. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Observation of the Be Meson in the Exclusive Decay B(c) —> J/psi pi. FERMILAB-PUB-08-047-E, Feb 2008. 6pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:012001,2008.

49. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Study of direct CP violation in B+----> J/psi

50. K+- (pi+-) file decays. FERMILAB-PUB-08-039-E, Feb 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 100:211802,2008.

51. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of the inclusive jet cross-section in p anti-p collisions at s**91/2) =1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-034-E, Feb 2008. 7pp. Published in Phys.Rev.Lett. 101:062001,2008.

52. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Measurement of B0(s) mixing parameters from the flavor-tagged decay B0(s) —> J/psi phi. FERMILAB-PUB-08-033-E, Feb 2008. 7pp. Submitted to Phys.Rev.Lett.

53. V.M. Abazov,:,P.Polozov et al. Search for excited electrons in p anti-p collisions at s**(l/2) = 1.96-TeV. FERMILAB-PUB-08-007-E, Jan 2008. 8pp. Published in Phys.Rev.D77:091102,2008.

54. H. T. Diehl and S.C. Eno et al. DO Collaboration, Technical Proposal, FNAL, 1983. Proposal for Central Muon A Layer Scintillator Trigger

55. A. Ito et al.,'Scintillation Counters for the DO Upgrade' Elsevier

56. CAMAC System Crate. GEOElliot Process Automation Ltd., 1977.

57. Д. Худсон, Статистика для физиков, "Мир", Москва, 1970.

58. A.Khohlov et al., "Muon System Electronics Upgrade", Technical Design Report, DO Note 3299, July 22, 1997.

59. Г.Корн, Т.Корн Справочник по математике для научных сотрудников и инженеров. М. Наука, 1974.

60. DO Collaboration. "The DO Upgrade. The detector and its physics," Fermilab preprint, FERMILAB-PUB-96-357-E, October 1996.

61. B.Baldin, et al. "DO Upgrade Muon Electronics Design," IEEE Trans, on Nuclear Science, Vol.42, No.4, pp. 736-742, August 1995.

62. B.Baldin, et al. "DO Muon Readout Electronics Design," IEEE Trans, on Nuclear Science, Vol.44, No.3, pp. 363-369, June 1997.