Сцинтилляционные детекторы установки CDF II в экспериментах по физике тяжёлых кварков на тэватроне тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.01 ВАК РФ

08-4 1007

На правах рукописи

ЧОХЕЛИ Давид

СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЕ ДЕТЕКТОРЫ УСТАНОВКИ CDF II В ЭКСПЕРИМЕНТАХ ПО ФИЗИКЕ ТЯЖЁЛЫХ КВАРКОВ НА ТЕВАТРОНЕ

01.04.01 - приборы и методы экспериментальной физики

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

ітор:

Москва 2008

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем им. В.П. Джелепова Объединённого института ядерных исследований (ЛЯП ОИЯИ).

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

профессор Будагов Юлиан Арамович (НЭОМАП ЛЯП ОИЯИ)

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Савченко Олег Васильевич (НЭОФ ЛЯП ОИЯИ, г. Дубна) доктор физико-математических наук Мерзон Габриель Израилевич (Физический институт им П.Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), г.Москва)

Ведущая организация:

НИИ ядерной физики им. Д.В. Скобельцына МГУ им. М.В. Ломоносова (НИИЯФ)

Защита состоится «29» октября 2008 г. в 17 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 212.130.07 в Московском инженерно-физическом институте (государственном университете) (МИФИ) по адресу: 115409, Москва, Каширское шоссе, дом 31, телефон 3248498.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИФИ. Автореферат разослан «_» сентября 2008 г.

Просим принять участие в работе совета или прислать отзыв в одном экземпляре, заверенный печатью организации.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук

В.В. Дмитренко

1ШЦ^^АЕАКХРРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В современной физике высоких энергий весьма важное место занимают эксперименты по физике тяжёлых кварков, проверке СМ, поиску новых частиц за пределами СМ и др. Проводимые с участием ОИЯИ исследования на Тэватроне ФНАЛ включают эксперименты такого рода. Их эффективность существенным образом повышена в последние годы, что стало возможным благодаря модернизации в 1996-2000 гг. одного из главных спектрометрических комплексов ФНАЛ - установки «Central Detector Facility» (CDF). Увеличение светимости Тэватрона и аксептанса установки CDF в RUN 11 (далее - CDF II) обеспечили накопление интегральной светимости, в несколько раз превышающей светимость, набранную в первом сеансе (1992-1995). Таким образом осуществлен переход к статистически обеспеченным экспериментам и, в частности, начато новое направление в физике высоких энергий - физика /-кварков.

Неизменной принципиальной составной частью современных спектрометрических комплексов для экспериментов по физике высоких энергий являются сцинтилляционные и газовые координатные детекторы, которые часто составляют единый комплекс, где быстродействующий сцинтилляционный детектор используется для однозначного выбора искомого события среди многих других, зарегистрированных трековыми детекторами. Примерами такого комплекса являются детекторы мюонного триггера CDF II, а также сцинтилляционный преконвертор и дрейфовая камера, составляющие единую систему вместе с электромагнитным калориметром и повышающие точность определения параметров ливня.

Диссертация отражает вклад автора в создание: мюонного комплекса установки CDF II, включая изготовление и исследование некоторых важных свойств сцинтилляционных счётчиков; аппаратно-программного комплекса для их оперативного контроля и мониторирования; нового 2600-канального сцинтилляторного преконвертора электромагнитного калориметра.

Цель работы:

Создание системы сцинтилляционных детекторов мюонного триггера

установки CDF И, включающего более 1140 сцинтилляционных

счётчиков разного типа и размера; создание аппаратно-программного комплекса для их оперативного контроля и мониторинга. Создание нового, сцинтилляционного, преконвертора электромагнитного калориметра с увеличенной на порядок сегментацией по псевдобыстроте для продолжения набора статистики при возросшей светимости Тэватрона.

Проведение цикла исследований естественного старения сцинтилляционных счётчиков установки CDF II и прогнозирование их долговременной эффективности.

Исследование и обоснование возможности использования нового мюонного триггера L1 в области 1.0<|7|<1.25 путём включения в него сигналов с дополнительного слоя мюонных сцинтилляционных детекторов.

Научная новизна:

Создание нового мюонного триггера установки CDF путём включения в его состав системы крупногабаритных сцинтилляционных счётчиков нового поколения со светосбором спектросмещающими волокнами. Ранее подобная методика в практике экспериментов по физике высоких энергий применялась только в калориметрии.

Цикл исследований старения сцинтилляционных счётчиков с разной полимерной основой и разными способами съёма света в радиационных условиях. Для счетчиков нового поколения с оптоволоконным съёмом света впервые: определён вклад спектросмещающих волокон (20%) в старение; найдено, что величина технической длины ослабления1 света слабо зависит от времени.

Созданные нами детекторные комплексы обеспечили получение важных новых научных результатов по ряду фундаментальных проблем современной физики высоких энергий. В частности, среди результатов подобного класса, достигнутых с применением созданных детекторов мюонного комплекса CDF, одни из наиболее точных, по времени

1 Техническая длина ослабления пластмассовой сцинтилляционной пластины определяется как длина, на которой световой сигнал уменьшается в е раз. В нашем случае вместо сцинтиллятора подразумевается система

«сцинтиллятор+спектросмещающие волокна».

получения, измерений массы топ-кварка A/ro/7=173,5*j^(stat.) ГэВ/с2 и

М,ар= 170.1 ГэВ/с2 ± 6.0(stat.) ± 4.1(syst.) в т.н. модах "лептон+струи" и "дилептон" соответственно, наиболее точное измерение массы W-бозона Mw= 80413±48 (stat.) МэВ/с2 и др.

Практическая ценность:

В соответствии с программой повышения энергии и светимости Тэватрона в RUN II существенно модернизирована система сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера установки CDF II во ФНАЛ: на 60% увеличен её аксептанс. Это достижение обусловлено созданием нами и включением в состав спектрометрического комплекса CDF II более 650 крупномасштабных сцинтилляционных счётчиков с общей площадью более 300 м2, в том числе 608 счётчиков с оптоволоконным съёмом света (изготовленных в ОИЯИ); обеспечением системой управления и контроля более чем 1140 сцинтилляционных счетчиков установки CDF И.

Для выполнения исследовательской программы CDF II при возросшей светимости Тэватрона (до 2x1032 cm'V и выше), в которой требуется идентификация электронов и фотонов, создан новый прибор - 2600-канальный годоскопический сцинтилляционный преконвертор с общей площадью более 40 м2 с увеличенными на порядок быстродействием и сегментацией по псевдобыстроте в сравнении с ранее существовавшей системой, пригодной для использования при светимости менее 1032 cm'V.

Проведён цикл исследований и получены ранее отсутствовавшие сведения по старению сцинтилляционных счётчиков установки CDF И: в условиях реального эксперимента и интегрального учёта многих факторов, влияющих на деградацию сцинтилляционной пластины, установлено статистически достоверным способом, что сцинтилляционные счётчики на основе поливинилтолуола стареют в 2 раза быстрее, чем счетчики из полистирола аналогичной геометрии. На основании наших исследований коллаборация имеет мотивированную программу замены теряющих эффективность счетчиков, использующихся на установке CDF с 1992 г. Более того: показано, что изготовленные нами в ОИЯИ полистирольные счетчики нового

поколения могут быть использованы для набора статистики без заметного уменьшения эффективности до 2010 г в условиях Тэватрона. Предложен и экспериментально апробирован новый мюонный триггер 1-го уровня в области 1.0<|//|<1.25, необходимость в котором возникла в связи с повышением светимости Тэватрона. Этим достигается существенное (более 10%) увеличение количества отбираемых событий с мюонами в качестве сигнатурной (триггерной) частицы.

Автор защищает:

1. Результаты завершённого комплекса разработок и исследований, выполненных с целью создания, внедрения и применения системы сцинтилляционных детекторов в мюонном комплексе и новом преконверторе CDF II в проводимых на Тэватроне ФНАЛ экспериментах по физике высоких энергий (измерению масс r-кварка и ИЧюзона, и др).

2. Результаты исследования долговременной эффективности мюонных сцинтилляционных счйтчиков установки CDF II.

3. Результаты исследования нового мюонного триггера 1-го уровня в области 1,0<|//|<1.25 в условиях повышенной светимости Тэватрона.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на научно-методических семинарах Лаборатории Ядерных Проблем Объединенного Института Ядерных Исследований (ЛЯП ОИЯИ), регулярных совещаниях мюонной группы CDF, международном симпозиуме по ядерным исследованиям и конференции по медицинским приложениям в Риме (2004 г.): они опубликованы в виде журнальных статей и изданий ФНАЛ и ОИЯИ.

Присуждена первая премия ОИЯИ (2006) за цикл работ по сцинтилляционным детекторам мюонов установки CDF (№3147) и вторая премия ЭЧАЯ по итогам конкурса публикаций в журнале "Письма в ЭЧАЯ" за 2005 год.

В диссертации обобщены результаты работ, выполненных автором в 1999-2006 гг. в ЛЯП ОИЯИ и в Национальной Ускорительной Лаборатории им. Ферми (ФНАЛ).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, в котором приводятся основные результаты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана важность и актуальность работы, сформулированы её цели, перечислены выносимые на защиту результаты, подчёркнуты их новизна и практическая ценность.

В первой главе приводится общее описание ускорительного комплекса Тэватрон и установки CDF, в создании ряда ключевых узлов которой автор принимал непосредственное участие. Даётся программа основных физических исследований на данной установке в рамках RUN II.

Установка CDF является детектором общего назначения и спроектирована для изучения протон-антипротонных столкновений на ускорителе Тэватрон в Фермилабе.

Повышение полной энергии в системе центра масс сталкивающихся частиц с 1.8 ТэВ до 1.96 ТэВ, светимости с 2.5х1031 см"2с"' до Зх1032 см"2с' (в RUN I и RUN II соответственно), а также дальнейшее усовершенствование детекторов и увеличение аксептанса установки CDF позволили резко увеличить набираемую статистику. В исследовательской программе на установке CDF II можно выделить следующие направления, относящиеся к числу особо значимых проблем современной физики высоких энергий:

• изучение свойств f-кварка, измерение массы f-кварка с высокой точностью;

• измерение массы И^бозона с высокой точностью;

• поиск частиц Хиггса и т.д.

Установка CDF (рис. 1) имеет высокоточную систему регистрации заряженных частиц, калориметрическую систему высокой гранулярности и систему детектирования и идентификации мюонов.

Непосредственно вокруг вакуумной камеры, где происходят столкновения протон-антипротонных пучков, размещён кремниевый вершинный детектор, позволяющий весьма точно реконструировать треки с целью поиска в триггерном режиме вторичных вершин от распада короткоживущих частиц с тяжёлыми кварками.

За кремниевым вершинным детектором расположена центральная газовая трековая система, которая позволяет восстанавливать траектории регистрируемых частиц. Она вместе с кремниевыми детекторами образует единую трековую систему.

центральное

мюоні юг расширение

центральная мюонная

■ цеп і ГИІ ЮЛИИ МАЛІППІ

^уу МОДЕРНИЗИРОВАННАЯ

£§¡53 стальные иріьі імлі мю^ные дрейфовые _____ мюонные

іііщ сцинтилляциочные

счетчики центральная мюонная система

гят'"^ адронный калориметр

электромагнитный калориметр

центральная газовая трековая система

промежуточный кремниевый детектор

КРЕМНИЕВЫЙ

микр08ершинный детектор область столкновений

- (хтенощі

преконвертор

электромагнитного

калориметра

дреифовыь камеры для определения ствола ливня в электромагнитном калориметре

передняя

мюонная система

Рис. 1. Установка СЭР в разрезе.

Единая трековая система установлена внутри сверхпроводящего соленоидального магнита размерами 1.5 м по радиусу и 4.8 м длиной, который создаёт поле величиной 1.4 Тесла (максимальная величина -1.5 Тесла) параллельно пучку частиц в полезном объёме радиусом 1.4 м и длиной 3.5 м.

За соленоидом расположена калориметрическая система. С её помощью определяют энергии и координаты электронов, фотонов, адронов, а также струй. Калориметрическая система состоит из отдельных электромагнитных и адронных калориметров.

Мюонная система является принципиально важной частью установки CDF II и состоит из сцинтилляционных счётчиков и дрейфовых камер. Она условно делится на несколько основных частей. Центральная мюонная система состоит из дрейфовых камер, расположенных по окружности за центральными калориметрическими клиньями. Передняя мюонная система состоит из пар железных тороидов, прослоенных дрейфовыми камерами и сцинтилляционными счётчиками. Центральная мюонная модернизированная часть состоит из дрейфовых камер с расположенными за ними сцинтилляционными счётчиками большой длины. Так называемое «центральное мюонное расширение» добавлено для увеличения геометрической эффективности детектирования мюонов.

Система сбора данных установки CDF II способна принимать входящую информацию от детекторов с частотой до 1.7 МГц. Трёхуровневая система триггеров позволяет снизить конечную частоту записи на постоянный носитель до 50 Гц.

Специальное разработанное программное обеспечение осуществляет мониторирование и контроль детекторов установки в режиме реального времени при наборе данных на Тэватроне.

Во второй главе описывается система мюонных сцинтилляционных счётчиков установки CDF, а также организация сбора данных, управление параметрами, оперативный контроль и мониторирование сцинтилляционных счётчиков. Приводится ряд существенных физических результатов, достигнутых с участием мюонного триггера.

Мюонный комплекс (МК) играет принципиальную роль на установке CDF II. Сцинтилляционные счётчики и дрейфовые камеры МК используются при формировании триггеров и в "off-line" анализе при отборе и исследовании широкого круга протон-антипротонных взаимодействий, где, по условиям эксперимента, ожидается рождение мюона.

Мюонная система установки CDF II включает сцинтилляционные счетчики и дрейфовые камеры.

Мюонные сцинтилляционные счетчики покрывают область псевдобыстрот 0 <|/7| <1.5 и сгруппированы в следующие основные подсистемы (рис. 2):

• Модернизированный Центральный Мюонный Сцинтилляционный Детектор -счётчики CSP2 в интервале 0 <\т]\ < 0.6;

• Расширение Центрального Мюонного Сцинтилляционного Детектора -счётчики CSX3 и счётчики CSX «miniskirt» (MSK) в интервале 0.6<|/7|< 1.0;

• Сцинтилляционные счётчики Передней Мюонной Системы IMU4: счетчики BSU, облегающие тороиды, и счетчики TSU внутри тороидов в интервале 1.0 < | г]\ < 1.5.

поколения) и совмещающие оба указанных способа (т. н. «модернизированные»), Мюонные сцинтилляционные счётчики CDF 11 разделяются на два вида по типу используемых фотоумножителей (ФЭУ): счётчики со съемом света плексигласовым световодом и большим ФЭУ; счётчики со съёмом света спектросмещающими волокнами и фотосенсором на основе миниатюрных ФЭУ.

Счётчики со съёмом света при помощи плексигласового световода и ФЭУ с диаметром фотокатода 51 лш - EMI98I4B (производства Electron Tubes Inc., Великобритания) - это все счётчики CSX, MSK и CSP Wall.

Их питание осуществляется от высоковольтных источников5 через разветвители «Pisa Box»6.

2 CSP - Central Scintillator upgrade.

3 CSX - Central Scintillator extension.

4 IMU - Intermediate Muon Upgrade, BSU - Barrel Scintillator Upgrade, TSU - Toroid

Scintillator Upgrade.

Ceeeo iNnithl ----------RnrTntf

Общее

количество

мюонных сцинтилляционных счётчиков на СОР II превосходит 1140 штук. Используются счетчики разных типов со съёмом света: с помощью плексигласового световода (т. н. «старые» счётчики), с помощью спектросмещающих волокон (т. н. счётчики нового

Рис. 2. Система мюонных сцинтилляционных счётчиков установки CDF II.

В RUN II нами введена в состав CDF отсутствовавшая в RUN I система настройки и контроля разветвителя высокого напряжения «Pisa Box», позволившая сократить время настройки напряжения до нескольких секунд на канал, тем самым в десятки раз уменьшив время настройки и контроля высокого напряжения группы старых сцинтилляционных счётчиков в сравнении с ручным способом управления, практиковавшимся в RUN I. Для этого использован специальный интерфейс-коммутатор (т. н. «Pisa Driver» производства CAEN) стандарта КАМАК, который посредством SCSI-контролера Jorway Model 73А обеспечивал связь между компьютером и разветвителем (рис. 3, 4).

Экспериментальный IUI

счётчики С SP Wall

PISA BOX

TO

сцишжллятор

ФЭУ EMI 9814

выходной сигнал

H.V. t

ta

Дискриминатор

L»Croy 4413

TDC

Рис. 3. Схема подачи высокого напряжения и система считывания для сцинтилляционных счётчиков CSP Wall с классическим ФЭУ.

Рис. 4. Схема подключения счётчиков CSX и связанных с ними минтаймеров, задействованная на

установке CDF II.

В созданных нами сцинтилляционных счётчиках нового поколения (CSP Тор и Bottom, BSU, TSU7) светосбор производится спектросмещающими волокнами и фотосенсором Н5783 на основе миниатюрного ФЭУ R5600 (фирмы Hamamatsu).

s Gamma Power Supply обеспечивает до 3000 В выходного напряжения при силе тока до 75 мА (производство Gamma High Voltage Research Inc., CLUA).

6 «Pisa Box» (производства CAEN, Италия) может одновременно снабжать высоким напряжением до 40 ФЭУ с максимальным выходным током до 2 л/Л/канал и с точностью фиксации значения выходного напряжения лучше 0.1%.

7 Счётчики TSU были изготовлены нашими коллегами в университете штата Мичиган (США).

Для управления фотосенсором Н5783 прямо на счётчик установлен предусилитель-формирователь - РАО8 (рис. 5). Он позволяет управлять высоким напряжением на ФЭУ, а также усиливать и отбирать по регулируемому порогу информацию от ФЭУ. Далее для организации ранее отсутствовавшего централизованного управления и съёма информации каждый счётчик подключили к специализированному распределителю-приёмнику (ССи9), управление которым производится через стандартный СОМ-порт. Всего задействовано 20 таких распределителей-приёмников, которые обслуживают до 700 сцинтилляционных счётчиков.

Рис. 5. Схема подачи высокого напряжения и система считывания для сцинтилляционных счётчиков со съёмом света при помощи спектросмещающих волокон и фотосенсоров на основе миниатюрных ФЭУ.

В числе существенных результатов выполненных при активном участии автора новых разработок, в данной главе указываются следующие: • Программа «MuonMonitor», разработанная и созданная на основе программного пакета Visual С++ и Visual Basic от фирмы Microsoft, сделала возможным управление работой всех CCU и Pisa Box устройств. Создана ранее отсутствовавшая электронная база данных по основным параметрам сцинтилляционных счётчиков (напряжение плато, пороговое напряжение дискриминации, расположение и индивидуальный номер и т.д.), обращаясь к которой, программа «MuonMonitor» может самостоятельно выставлять заданные высокие напряжения и уровни порогов на дискриминаторах.

8 PAD - РМТ Amplifier and Discriminator.

9 CCU - Control and Concentrator Units. Используя CCU можно подавать напряжение на 48 PADob, одновременно принимая с них информацию в ЭСЛ-стандарте для дальнейшей её обработки и передачи на время-цифровой преобразователь (TDC).

• Созданная на основе программного обеспечения ¡FIX10 программа «MuonMain», ранее, до начала наших разработок, отсутствовавшая на CDF, интегрирована в глобальную систему контроля и в режиме реального времени контролирует заданные параметры мюонных сцинтилляционных счётчиков. Каждые 15 минут в течение 30 секунд происходит мониторирование высокого напряжения «1200 ФЭУ и порогов 551 предусилителя.

• Кроме вышеописанных программных решений применяется встроенная в глобальную систему контроля CDF система оперативного контроля состояния отдельных устройств: распределителей-приёмников CCU, источников высокого напряжения, раветвителей Pisa Box, всех задействованных КАМАК крейтов, базисного компьютера контроля и управления.

• Разработанное программное обеспечение для контроля долговременной стабильности параметров счетчиков позволяет выявлять отдельные либо группу счётчиков с низкой эффективностью. Рисунок 6 иллюстрирует эффективность счетчиков CSP Wall, полученную сравнением количества срабатываний счетчиков и треков, проведенных в соответствующих дрейфовых камерах CMP/CMU. В случае наблюдения низкой эффективности счетчиков определяются причины неисправностей и устраняются.

Для оперативного

контроля стабильной работы сцинтилляционных счетчиков мы используем постоянно (в течение сеанса набора данных) набираемые

двумерные гистограммы, изображающие количество срабатываний счетчиков на запуски глобального триггера установки CDF. Как правило, изменение привычного

(стабильного) образа

10 ¡Fix - лицензионный пакет программ фирмы «Intellution»

CSP Wall. Северо-западная стемк»

CSP Well. Северо-восточная creme

•ü—h—*—it—* ti 1 ■*■ Счвтчн«. N* CSP Well. Ют о-западная стенав

Рис. 6. Эффективности счётчиков CSP Wall.

гистограммы означает неисправность в счетчике или устройствах, связанных с ним.

Вышеописанные меры обеспечили поддержание стабильной эффективной работы сцинтилляционных счетчиков мюонной системы CDF II в длительных сеансах набора физических данных.

Созданный аппаратно-программный комплекс сбора данных, управления некоторыми параметрами, оперативного контроля и мониторирования более 1140 сцинтилляционных детекторов обеспечивает эффективное функционирование сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера CDF II при наборе физических данных в проводимом ныне на Тэватроне сеансе RUN II и внес важную лепту в получение важных новых результатов принципиального научного значения по физике с, b, t- кварков, В\ - В" - смешиванию, проверке СМ и т.д. В частности, среди результатов

подобного класса, достигнутых с применением созданных детекторов мюонного комплекса CDF, одни из наиболее точных измерений массы топ-кварка М1ор=] 73,5 (stat.) ГэВ/с2 и М1ор= 170.1 ГэВ/с2 ± 6.0(stat.) ± 4.1(syst.) в

т.н. модах "лептон+струи" и "дилептон" соответственно, наиболее точное измерение массы W-бозона Mw= 80413±48 (stat.) МэВ/с2 и др. В получении этих результатов определяющую роль играла высокая эффективность регистрации электронов (до 96 %) и мюонов (до 90 %).

В третьей главе описывается принцип работы, технология сборки, а также исследование основных параметров более 600 изготовленных в ОИЯИ11 сцинтилляционных счётчиков нового поколения - с техникой сбора света спектросмещающими волокнами на основе украинского сцинтиллятора UPS 923А, впервые примененных в коллайдерных экспериментах, и 60 изготовленных во ФНАЛ мюонных сцинтилляционных счётчиков с классическим методом сбора света плексигласовыми световодами на основе широко известного промышленного сцинтиллятора NE114. Внедрение в состав установки CDF этих счётчиков радикально, на 60%, увеличило аксептанс мюонного комплекса. Также приведены результаты наших исследований влияния процесса естественного старения

11 Этот комплекс мер осуществлялся группой, руководимой И.Е. Чириковым-Зориным

на светосбор сцинтилляционных счётчиков, что сделало возможным прогнозирование долговременной эффективности их использования в условиях Тэватрона.

Оптоволоконный съём света (рис. 7) имеет важные преимущества в сравнении с классическим методом сбора света плексигласовыми световодами:

• меньшие потери света благодаря более короткому пути его распространения в объёме сцинтилляционной пластины;

• меньшая зависимость эффективности от деградации оптических свойств самой сцинтилляционной пластины - больший срок эксплуатации;

• уменьшение нечувствительной зоны - компактность детектора из-за использования миниатюрного ФЭУ.

Сбор света в сцинтилляционных счетчиках нового поколения происходит следующим образом: часть голубого света, излученного сместителем спектра РОРОР, достигая оптоволоконной ленты, поглощается добавкой У11 (или К27) и изотропно переизлучается в более

длинноволновую зеленую область. Использовались многооболочечные спектросмещающие волокна Б-типа фирмы KUR.AR.AY и фирмы Poi.Hi.Tech, включающие добавки V11 (250 ррт) и К27 (200 ррт) соответственно.

Переизлучённый свет

распространяется по волокнам к ФЭУ и к противоположному от ФЭУ концу (рис. 7). Зеркало на дальнем торце волоконной ленты увеличивает на 60% светосбор. Типичная квантовая эффективность фотосенсора Н5783 равна » 12% на длине волны излучения сместителя спектра У11 или К27 (~ 500 нм).

Рис. 7. Схематический вид сцинтилляционных счётчиков со съёмом света оптоволоконной лентой.

Исследования созданных счётчиков по светосбору нами проводились в ОИЯИ и в Фермилаб на космических мюонах (рис.8). На рисунке 9 показаны распределения светосбора в фотоэлектронах (ф.е.) для счётчиков ВБи и СЭР при прохождении космических мюонов через пластину в дальнем от ФЭУ конце счётчиков.

Телескоп

Рис. 8. Блок-схема аппаратуры для

измерений светосбора с дальнего от ФЭУ конца счётчика.

10 I) 10 1* 30 IS

светосбор, ф Э.

10 15 10 J3 >0 И 40 11 10

сеетосбор, ф 3.

10 15 10 11 10 IS 40 45 30

светосбор, ф Э

Рис. 9. Светосбор с дальнего от ФЭУ конца для сцинтилляционных счётчиков BSU, CSP L2 и CSP L3 типов, изготовленных в ОИЯИ.

Enties 72 Mean 79 6

_г

Л

■о so и то ао Ю ЮО ПО IM Светосбор. ф.э

Рис. 10. Светосбор с центра сцинтилляционной пластины для счётчиков MSK.

Для увеличения аксептанса установки CDF II в области псевдобыстрот 0.6 < \ q\ < 1.0 и азимутального угла Д(р=90° (от <pt=225° до ^=315°) мы создали, исследовали и включили в состав установки CDF 48 счетчиков MSK со съёмом света световодами с обоих концов (рис. 10).

Таким образом, сумма выполненных работ по созданию новых счётчиков обеспечила достижение существенного результата: аксептанс мюонной системы установки CDF увеличен на 60% (рис. 11).

Проведённое нами исследование процесса естественного старения, то есть измерение уменьшения светосбора сцинтилляционного счётчика со временем, сделало возможным прогнозировать долговременную эффективность их использования. Мюонная система установки CDF включает более 1140 сцинтилляционных счётчиков разного типа. Часть этих счётчиков осталась со времени RUN 1, другая часть была создана специально в рамках модернизации установки CDF RUN И.

Были выполнены

систематические измерения параметров одного и того же набора счётчиков разного типа. Исследовано в общей сложности до 60 счётчиков (см. Таблицу 1). Счётчики CSP и BSU, изготовленные в Дубне, представляют собой счётчики нового поколения с оптоволоконным съёмом света, размерами 3200x305x20 мм3 и 1638x166x15 мм3 соответственно. Основа сцинтиллятора - полистирол (ПС). Счётчики CSP Wall - это так называемые "модернизированные" счетчики со смешанным способом сбора света, с размерами 3200x320x20 мм3. Счётчики CSX имеют трапециидальную форму, с размерами 1800х(300, 400)х25 мм3, съём света производится классическим способом - с помощью плексигласовых световодов. Основа сцинтиллятора для счётчиков CSP Wall и CSX -поливинилтолуол (ПВТ).

Тип счётчика Основа Кол-во Постоянная старения г (годы)

CSP Wall ПВТ 23 4.7 ±0.3

CSX ПВТ 17 7.6 ± 1.3

BSU ПС 17 12.4 ± 1.0

CSP ПС 2 8.9 ±0.9

Таблица 1. Основные результаты исследования естественного старения сцинтилляционных счётчиков установки СОИ II.

СМХ Е=3 CMC ОН) СМИ ES3 СМХ [^J СМИ ЩЭ смпн IMU

ч ' т

Рис. 11. Аксептанс мюонной системы CDF в Run I - слева и в Run II - справа.

Фит функция N(t).N,,e4X-tM njr/Тм f 2.151/2 I

«Г IN, 11.42 ± 0.4507

1 i N. 4.?12 $ 0,2459 I i

3- N.

Время, в годах ("О" соответствует 2000 году)

Рис. 12. Световыход с дальнего от ФЭУ конца для одного из счётчиков CSP Wall по годам.

Методом абсолютной калибровки в течение нескольких лет периодически измеряется светосбор с дальнего от ФЭУ конца сцинтилляционной пластины. Далее экспериментальные данные аппроксимируются ординарной экспоненциальной функцией (рис. 12, Таблица 1).

Проведенный цикл

исследований позволил

получить ранее

отсутствовавшие сведения по старению сцинтилляционных счётчиков установки СОИ II в условиях реального

эксперимента и интегрального учёта многих факторов, влияющих на деградацию сцинтилляционной пластины. В том числе: а) статистически достоверно установлено, что скорость деградации поливинилтолуольного сцинтиллятора почти вдвое выше, чем у полистирольного сцинтиллятора аналогичной геометрии; б) для полистирольных сцинтилляционных счётчиков нового поколения в системе "сцинтиллятор + оптоволокно" определяющим является старение пластика (вклад оптоволокна в уменьшение светосбора с дальнего от ФЭУ конца не превышает 20%); в) техническая длина ослабления для сцинтилляционных счетчиков с оптоволоконным способом съёма света слабо зависит от времени. Центральный вывод наших исследований: определено, что счетчики, изготовленные в ОИЯИ, могут быть использованы для набора статистики без заметного уменьшения эффективности до 2010 года.

В четвёртой главе описывается разработка и создание нового многоканального преконвертора СР1*2 электромагнитного калориметра на основе пластического сцинтиллятора, а также разработка и создание прототипов счётчиков для дополнительного слоя мюонных

12 E. H. Bellamy et al., ".Absolute Calibration and Monitoring of a Spectrometric Channel Using a Photomultiplier•", — NIM A339 (1994) 468-476.

сцинтилляционных детекторов и исследование их влияния на повышение эффективности подавления фоновых событий в составе нового мюонного триггера.

Преконвертор электромагнитного калориметра CPR2. Повышение светимости Тэватрона привело к необходимости замены старого преконвертора: так, уже с началом RUN II его использование стало проблематичным. Между тем преконвертор играет весьма значительную роль в разделении частиц и точности измерения их кинематических параметров. Эти качества существенны во многих исследованиях по физике тяжелых кварков, распадов W, Z бозонов и т.д.

Основные причины, обусловившие замену старого преконвертора, следующие:

• в RUN I старый преконвертор базировался на относительно медленных проволочных газовых детекторах - пропорциональных камерах и работал при светимости до l.OxlO32 см2с1. С увеличением светимости до 2.0x1032 см"2с1 и выше такие детекторы работают с трудом или вообще перестают справляться со своей задачей;

• амплитуда импульса сильно уменьшилась из-за деградации сигнальной проволочки;

• необходимость увеличения быстродействия и улучшения энергетического разрешения электромагнитного калориметра требовала большей сегментации преконвертора по псевдобыстроте г], которая в созданном детекторе выросла почти на порядок.

В новом преконверторе детектирующие элементы нами заменены: ими стали тайлы -сцинтилляционные пластины с размерами 125x125x20 мм' (рис. 13). Изготовлено,

тестировано и отобрано более 3000 тайлов со стабильно высоким световыходом до 36 ф.э. на минимально ионизирующую частицу (МИЧ), а это, в свою очередь, обеспечило регистрацию не менее 12 ф.э./МИЧ (в среднем) после прохождения всего оптоволоконного тракта (до 5 м). Последняя величина превышает более чем

Тайп

Переход от спектроемещающего на прозрачное волокно

Рис. 13. Сцинтилляционная пластина (тайл).

в два раза уровень 5ф.э./МИЧ, минимально необходимый для эффективной регистрации калориметром одиночной частицы13.

Нами решена главная задача: массовое и контролируемое по светосбору производство тайлов в Дубне и в Харькове. Изготовление канавки для оптоволокна было последним этапом перед сборкой модуля СРЯ2 в США.

Для обеспечения надлежащего качества тайлов необходимо было определение светосбора (от МИЧ) для тайла без канавки, соответствующего светосбору не менее 18 ф.э./МИЧ со спектросмещающего оптоволокна, установленного в О-образной канавке на поверхности тайла. Была проведена серия контрольных измерений для решения этой задачи.

Суть методики, применённой в ОИЯИ, такова. Вначале измерялся светосбор (в ф.э.) с проектируемым методом съёма света при помощи оптоволокна и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). На втором этапе ФЭУ был приставлен непосредственно к одному из узких торцов тайла и определялся светосбор (в ф.э.) с исследуемой пластины. Сравнение полученных величин определило опорный параметр для отбора тайлов. Для проведения исследований было изготовлено несколько прототипов тайлов из сцинтилляционных пластин разного качества (рис. 14).

Кроме этого, использовался радиоактивный источник Эг^+У90, излучение которого коллимировалось в пучок диаметром 1 мм. Облучение производилось перпендикулярно большой поверхности тайла на фиксированных расстояниях от ФЭУ, приставленного к узкой грани пластины, и измерялся анодный ток. Этот метод традиционно используется в

15 R. Blair, et al. "Proposal to replace the Central Preshower Detector and Central Crack Chambers with an integrated scintillator detector (CPR2) ", — CDF Note 5519, July 18, 2001.

Рис. 14. Корреляция светосбора со спектросмещающего оптоволокна и с узкой грани тайла

"Институте Монокристаллов"14 для определения параметров производимых сцинтилляционных пластин. Были проведены исследования для согласования оценок светосбора, измеренного с использованием радиоактивного источника и методом абсолютной калибровки, с целью выработки опорного параметра для контроля качества тайлов, производимых в Харькове (рис. 15).

Описанные выше методики контроля качества позволили нам в сжатые сроки изготовить более 3000 тайлов с высоким (до 36 ф.э.) светосбором.

Эффективность нового преконвертора СРЯ2 иллюстрируется ниже.

На рисунке 16 (слева) показано распределение по выделенной в преконверторе энергии для кандидатов на мюоны от распадов ^-бозонов, после введения поправок трактов усиления сигналов с тайлов. Для сравнения также показано распределение от частиц с треками с поперечной энергией р, более 8 ГэВ, которые иногда образуются от взаимодействия продуктов протон-антипротонных столкновений с материалом перед детектором СРЯ2.

Кроме минимально ионизирующих частиц детектор СРЛ2 зарегистрировал также большое количество электронов от распадов IV-бозонов. На рисунке 16 (справа) показано аналогичное предыдущему распределение для кандидатов на электроны от распадов ^-бозонов в сравнении с распределением от частиц с треками с поперечной энергией р, более 8 ГэВ, которые иногда образуются от взаимодействия продуктов протон-антипротонных столкновений с материалом перед детектором СРЯ2. Как и ожидалось, в случае возникновения ливня от электрона выделение

н Институт сцинтилляционных материалов НКТ «Институт монокристаллов», г. Харьков, Украина.

Рис. 15. Корреляция светосбора с узкой грани тайла, измеренного разными способами: методом абсолютной калибровки и с помощью радиоактивного источника, который был установлен в центре тайла.

энергии больше, чем в случае прохождения через преконвертор минимально ионизирующей частицы или случайных частиц.

Кандидаты на мюоны _Случайные частицы

Н Кандидаты на электроны | | Случайные частицы

2 4 6 В 10 12 14

Энерговыделение, в МИЧ

15 20 25 30 35

Энерговыделение, в МИЧ

Рис. 16. Распределение по выделенной в преконверторе энергии (в единицах МИЧ) для кандидатов на мюоны от распадов И'-бозонов и от случайных треков с поперечной энергией р, более 8 ГэВ (левый рисунок). То же для кандидатов на электроны от распадов ^-бозонов и от случайных частиц с поперечной энергией р, более 8 ГэВ (правый рисунок).

Таким образом, сохранив достоинства старого преконвертора:

— 2-3 кратное увеличение подавления фона от заряженных пионов, что крайне важно при последующей идентификации электрона для мечения,

— возможность идентификации одиночных фотонов (на фоне мезонов) в области энергий больше 35 ГэВ,

— улучшение энергетического разрешения струй, что очень существенно для поиска или экспериментального сужения вероятного интервала масс частиц Хиггса;

новый прековертор обладает принципиально новыми качествами:

- работает при светимости до З.ОхЮ32 см"2с' и выше;

- имеет на порядок более высокую гранулярность по псевдобыстроте;

- имеет на порядок более высокое быстродействие, что очень важно в свете планируемого уменьшения интервала между сгустками с 396 до 132 не.

Исследование эффективности нового мюонного триггера в области 1.0</п/<1.25.

Увеличение светимости Тэватрона до величины 2x1032 см"V и связанное с этим ужесточение требований отбора полезных событий

привели к исключению из списка триггеров, обязательных на установке CDF II, мюонного триггера первого уровня (L1) в области 1.0<|^|<1.25 (потери ~10%). Нами предложен вариант восстановления данного триггера путём включения в него сигналов с дополнительного слоя мюонных сцинтилляционных детекторов (рис. 17).

Для оценки ожидаемого эффекта от включения счётчиков SSU в триггер мы обработали данные, отобранные глобальным общим триггером установки CDF на протяжении 3 месяцев сеансов набора с мая по июль 2005 года.

Рис. 17. Расположение детекторов мюонного триггера в области 1.0<|т|<1.5, а также место предполагаемой установки нового слоя сцинтилляционных счётчиков ББи.

Камеры BMU

На рисунке 18 показаны распределение событий по счётчикам и времён прихода событий, отобранных предложенным триггером. Следует отметить резкое выделение пиков в области 160 не от начала отсчёта - этот пик для счётчиков ББи приходится на -157 не (нижний левый рисунок) и для счётчиков В8и приходится на -160 не (нижний правый рисунок) от начала отсчёта и разница составляет около 3 не (верхний правый рисунок). Если учесть, что время пролёта от счётчика ББи до счётчика В8иР для заряжённой частицы, летящей из зоны протон-антипротонных столкновений, должно составлять -3 не, то можно полагать, что на этот пик приходятся именно мюоны, рождающиеся в искомых событиях в центре установки.

Для сравнения приведём распределение времён приходов событий для счётчиков В8иР, соответствующих мюонам при исследовании распадов г-бозонов (рис. 19)15. Среднее положение пика для счётчиков В811Р -159 не,

15 С.М. Ginsburg et al. "CDF Intermediate Muon Trigger. " - CDF Note 7694. 2005.

то есть совпадает с положением пика на гистограммах при отборе событий предложенным нами триггером. Это подтверждает высокую эффективность нового триггера при отборе мюонов, рождённых в центре установки СЭР.

Счетчики SSU

AT='TSSU"TBSUf>

J_1_I_I_L

s.

9

trtfftM 1« Мімі 3.171 МИ

JLL

Счетчик, №

Время, не

Время прихода событий, не

їм їм їм ІЯ їм 1»о на

Время прихода событий, не

Рис. 18. Распределение событий по счётчикам, а также времён прихода этих событий и разности времён приходов для соответствующих пар счётчиков BSU и SSU при предложенном новом мюонном триггере в области 1.0<|/^<1.25.

400

ю

о

£ зоо Н

200

100

Entries

917

X/odt 28.10/20

Constant 362.2 ± 15 81

Mean 158.8 ±0.1718

Sigma 8.035 ±0.1454

0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 Dom by Canil* Gimbutg ВрЄМЯ, HC

Рис. 19. В81)Р счётчики: распределение по времени прихода событий,

соответствующих мюонам при исследовании распада 2-Лц.

Более того, проведённый анализ показал: а) идентичность предлагаемого мюонного триггера Ы в области 1.0<|7|<1.25 ныне используемому

мюонному триггеру в области 1.25<|^|<1.5; б) суммарная частота триггера L1 для области 1.0<|^|<1.5 не превышает допустимого на CDF II уровня - 1 кГц.

Полученные нами данные подтвердили целесообразность предлагаемого решения: увеличение аксептанса мюонного триггера уровня L1 возможно путём установки дополнительного слоя сцинтилляционных счётчиков в области 1.0<|^|<1.25.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы:

1. При активном участии автора реализован принципиальный раздел программы модернизации установки CDF: значительно, на 60%, увеличен аксептанс мюонного триггера. Это достижение обусловлено: а) созданием более 650 крупномасштабных сцинтилляционных счётчиков с обшей площадью более 300 м2, в том числе 608 счётчиков со светосбором спектросмещающими волокнами; б) разработкой системы управления и контроля; в) включением нового комплекса в состав действующей аппаратуры установки CDF.

2. Для исполнения исследовательской программы CDF II при возросшей светимости Тэватрона (2x1032 см"2с"' и выше), в которой требуется идентификация электронов и фотонов, создан новый прибор - 2600-канальный годоскопический преконвертор из сцинтилляционных пластин 125x125x20 мм2 общей площадью более 40 м2. Быстродействие нового преконвертора и его сегментация по псевдобыстроте на порядок превзошли эти величины в ранее существовавшей системе, пригодной для использования при светимости менее 1032 cm'V.

3. Впервые установлено, что для сцинтилляционных счётчиков нового поколения на основе полистирола: а) старение системы "сцинтиллятор + оптоволокно" определяется деградацией пластика; б) техническая длина ослабления слабо зависит от времени. Данный результат достигнут благодаря исследованиям в 2000 - 2006 гг. параметров сцинтилляционных счётчиков, действующих на установке CDF, позволившим спрогнозировать эволюцию этих параметров и дать коллаборации программу замены теряющих эффективность счетчиков,

эксплуатируемых с 1992 года. Вместе с этим установлено: счетчики ОИЯИ сохранят высокую эффективность до конца сеанса RUN II.

4. Предложен и экспериментально апробирован мюонный триггер в передней (1.0<М<1.25) области CDF. Предыдущая версия этого триггера с февраля 2006 года была исключена из списка обязательных триггеров CDF II вследствие возросшей светимости Тэватрона. Показано, что размещение дополнительного слоя сцинтилляционных счётчиков в указанной области позволит коллаборации увеличить более чем на 10% количество отбираемых событий с мюонами в качестве сигнатурной частицы.

5. Обеспечено стабильное функционирование мюонной системы CDF II, включающей более 1140 сцинтилляционных счётчиков разных типов, и эффективное использование её в мюонном триггере. Это сделало возможным достижение важных новых результатов принципиального научного значения, - в частности, одних из наиболее точных, по времени получения, измерений массы топ-кварка Мшр= 173,5^ (stat.)

ГэВ/с2 и M,Hp=\lQ. \ ГэВ/с2 ± 6.0(stat.) ± 4.1(syst.) в так называемых модах "лептон+струи" и "дилептон" соответственно, наиболее точное измерение массы W-бозона Л/^80413 ± 48 (stat.) МэВ/с2 и др. В настоящее время поддерживаемый нами мюонный комплекс CDF II действует в продолжительном таборном сеансе RUN II на Тэватроне.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. А. Артиков, ... Д. Чохели и др., "Подсистема счётчиков «miniskirt» установки CDF/Г - Письма в ЭЧАЯ, № 5[114]-2002, ст. 25-39, 2002.

A. Artikov, ... D. Chokheli et al., "The 'miniskirt' counter array at CDF-IT - CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBL1C/6105, Sep 2002.

2. О. Пухов, ... Д. Чохели и др., "Автоматизация контроля системы мюонных сцинтилпяторных счётчиков CDF ¡Г - Письма в ЭЧАЯ, № 5[114J-2002, ст. 72-81,2002.

О. Pukhov, ... D. Chokheli et al., "Automatization of the monitoring and control of the muon scintillation counters at CDF 1Г - CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/5949, May 2002.

3. А. Артиков, ... Д. Чохели и др., "Long muon scintillation counters with wavelength shifter fiber readout for CDF /Г - Письма в ЭЧАЯ, № 3[132]-2006, ст. 81-102, 2006.

4. Artikov, ... D. Chokheli et al., "Design and construction of new central and forward muon counters for CDF 1Г\— NIM A538 (2005) 358-371, 2005.

A. Artikov, ... D. Chokheli et al., "Design and construction of new central and forward muon counters for CDF IГ - CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/6926, March 2004.

5. A. Artikov, ... D. Chokheli et al., "Properties of the Ukraine polystyrene-based plastic scintillator UPS923A"- NIM A555 (2005) 125-131, 2005.

А. Артиков, ... Д. Чохели и др., "Свойстваукраинского пластмассового сцинтиллятора на основе полистирола UPS 92ЗА" - Препринт ОИЯИ, Дубна, D13-2005-111,2005.

6. А. Артиков, О. Пухов, Д. Чохели и Г. Члачидзе, "Система мюонных сцинтилляционных счетчиков установки CDF' - ЭЧАЯ, 2008, Т. 39, №. 3.

А. М. Artikov, О. Е. Pukhov, G. A. Chlachidze and D. Chokheli, "Scintillation Counters of the Muon System at CDF II" - Physics of Particles and Nuclei, Vol. 39, No. 3, 2008, p. 410, http://www.maik.rssi.rU/abstract/physpart/8/physpart3_8p410abs.htm

7. A. Artikov, D. Chokheli, G. Pauletta and O. Pukhov, "On the aging of the scintillation counters for RUN // Muon System at CDF' - NIM A579 (2007) 1122-1134,2007.

A.Artikov, ... D.Chokheli et al.. "On the aging of the CSP and CSX counters", - CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBL1C/7033, May 2004.

8. А. Артиков, ... Д. Чохели и др., "«PRESHOWER» - новый многоканальный детектор CDF. Часть 1. Сцинтилляционные пластины нового детектора: разработка, производство, контроль качества" -Препринт ОИЯИ, Дубна, Р13-2005-27, 2005.

9. М. Gallinaro, ..., D.Chokheli et al (CDF collaboration), "A New Scintillator Tile/Fiber Preshower Detector for the CDF Central Calorimeter" -FermiIab-CONF-04-325-E, Nov 2004. 5pp. Presented at 2004 IEEE Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference (NSS / MIC), Rome, Italy.

10. A. Artikov, ..., D. Chokheli et al., "CDF central preshower and crack detector upgrade" - ANL-HEP-PR-07-09, arXiv.org>physics>arXiv:0706.3922vl, http://arxiv.orti/abs/0706.3922v I. June 2007.

А. Артиков, ... Д. Чохели и др., "CDF central preshower and crack detector upgrade" - Fermilab preprint, FERMI LAB PUB-07-023-E, Feb 2007.

11. А. Артиков, К. Бромберг, Д. Чохели и Г. Члачидзе, "О возможности модификации триггера 1 уровня мюонной системы установки CDF в условиях повышенной светимости Тэватрона" - Письма в ЭЧАЯ, 2008, Т 5, № 2(144).С 171-188.

12. A. Abulencia, ... D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Measurement of the top quark mass with the dynamical likelihood method using lepton plus jets events with b-tags in ppbar collisions at s'2=I,96 TeV\ - Phys. Rev. D73:092002,2006.

13. A. Abulencia, ... D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Top quark mass measurement using the template method in the lepton+jets channel at CDF 1Г. - Phys. Rev. D73:032003,2006.

14. A. Abulencia, ... D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Measurement of the top quark mass using template method on dilepton events in protonantiproton collisions at s'12=1,96. TeV". - Phys.Rev.D73:112006, 2006.

15. T. Aaltonen, ... D.Chokheli et al (CDF collaboration). "First Run II Measurement of the W Boson Mass" - arXiv:0708.3642vl, http://arxiv.org/abs/0708.3642. August 2007.

T. Aaltonen, ... D.Chokheli et al (CDF collaboration). "First Run II Measurement of the W Boson Mass" - Fermilab preprint, FERMILAB-PUB-07-444-E, Aug 2007

Получено 11 сентября 2008 г.

Отпечатано методом прямого репродуцирования с оригинала, предоставленного автором.

Подписано в печать 11.09.2008. Формат 60 х 90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,81. Уч.-изд. л. 1,64. Тираж 100 экз. Заказ № 56302.

Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6. E-mail: publish@jinr.ru www.jinr.ru/publish/

2007516440

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Спектрометрическая установка CDF (the Collider Detector at

Fermilab).

1.1. Введение.

1.2. Программа основных физических исследований на установке CDF в рамках RUN II.

1.3. Ускорительный комплекс - Тэватрон.

1.4. Установка CDF.

1.4.1. Координатная система, используемая на установке CDF.

1.4.3. Составной кремниевый детектор.

1.4.4. Центральный Наружный Трекер.

1.4.5. Времяпролётная система.

1.4.6. Магнит установки CDF II.

1.4.7. Калориметрия.

1.4.8. Мюонная система.

1.4.9. Система сбора данных и триггер установки CDF II.

1.4.10. Система мониторирования.,.

Глава 2. Мюонные сцинтилляционные счётчики установки CDF II.

2.1. Введение.

2.2. Система мюонных сцинтилляционных счетчиков установки CDF II.

2.2.1. Модернизированный Центральный Мюонный Сцинтилляционный Детектор.

2.2.2. Расширение Центрального Мюонного Сцинтилляционного Детектора.

2.2.3. Сцинтилляционные Мюонные Счётчики Передней Мюонной системы.

2.3. Система автоматизированного контроля и сбора данных сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера установки CDF II.

2.3.1. Организация автоматизированного контроля и сбора данных мюонных сцинтилляционных счётчиков с классическим методом съёма и большим ФЭУ.

2.3.2. Система автоматизированного контроля мюонных сцинтилляционных счётчиков с оптоволоконным съёмом света и фотосенсорами на основе миниатюрных ФЭУ.

2.3.3. Система автоматизированного контроля и её интеграция в глобальную систему контроля установки CDF.

2.4. Сцинтилляционные счётчики в мюонном "on-line" триггере и "off-line" анализе.

2.4.1. Мюонный триггер IMU 1.0< \Т]\ <1.5.

2.4.2. Мюонный триггер СМХ 0.6< \т\\ <1.0.

2.4.3. Мюонный триггер CMP/CMU 0 < \г\\ < 0.6.

2.5. Основные физические результаты, полученные с помощью использования системы сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера.

2.6. Основные результаты главы 2.

ГЛАВА 3. Создание мюонных сцинтилляционных счётчиков установки

CDF II и исследование их свойств.

3.1. Введение.

3.2. Массовое производство сцинтилляционных счётчиков нового поколения, использующих спектросмещающие волокна для сбора света.

3.2.1. Основные достоинства сцинтилляционных счётчиков нового поколения.

3.2.2. Принцип работы сцинтилляционных счётчиков со съёмом света спектросмещающими волокнами.

3.2.3. Процесс изготовления сцинтилляционных счётчиков нового поколения для установки CDF II.

3.2.4. Тестирование счётчиков. Результаты исследований.

3.3. Создание и исследование свойств сцинтилляционных счётчиков MSKhMSK'.

3.3.1. Отбор ФЭУ для сцинтилляционных счётчиков.

3.3.2. Сборка и тестирование счетчиков.

3.3.3. Трудности выделения мюонного сигнала в области псевдобыстрот 0.6 < \ Tj\ < 1.0.

3.3.4. Исследование временных свойств сцинтилляционных счётчиков MSK'.

3.4. Исследование естественного старения мюонных сцинтилляционных счётчиков установки CDF II.

3.4.1. Методика измерений.

3.4.2. Результаты исследований.

3.4.3. Исследование поведения технической длины ослабления света со временем для новых счётчиков CSP.

Глава 4. Модернизация преконвертора центрального электромагнитного калориметра и мюонного триггера в области псевдобыстрот 1.0<| 77|<1.25.

4.1. Введение.

4.2. Разработка и создание нового многоканального детектора CPR2 для установки CDF.

4.2.1. Краткое описание многоканального детектора CPR2.

4.2.2. Изготовление прототипов детектирующих элементов (тайлов) CPR2.

4.2.3. Массовое производство тайлов.

4.2.4. Методика контроля качества тайлов.

4.2.5. Первые физические результаты, полученные при помощи детектора CPR2.

4.3. О возможности модификации триггера 1 уровня мюонной системы установки CDF в условиях повышенной светимости Тэватрона.

4.3.1. Изменение условий отбора событий в области 1<|77|<1.25 после февраля 2006 года.

4.3.2. Конструкция опытных образцов счётчиков SSU.

4.3.3. Исследования свойств прототипов.

4.3.4. Установка прототипов на CDF.

4.3.5. Счётчики SSU в новом триггере первого уровня.

4.4. Основные результаты главы 4.

Актуальность работы.

В ряду наиболее актуальных проблем современной физики высоких энергий весьма важное место занимают эксперименты по физике тяжёлых кварков, проверке Стандартной модели (СМ), поиску новых частиц за пределами СМ и др. Исследования на Тэватроне ФНАЛ1, проводимые с участием ОИЯИ, включают эксперименты такого рода. Это стало возможным после модернизации в 1996-2000 гг. установки CDF. Увеличение светимости Тэва-трона и аксептанса установки CDF в RUN II (далее - CDF II) способствовали накоплению интегральной светимости, в несколько раз превышающей светимость, набранную в течение первого сеанса (1992-1995) [1]. Таким образом, был осуществлен переход к статистически обеспеченным экспериментам и, в частности, начато новое направление в физике высоких энергий — физика ^-кварков.

Неизменной принципиальной составной частью современных спектрометрических комплексов для экспериментов по физике высоких энергий являются сцинтилляционные и газовые координатные детекторы, которые часто составляют единый комплекс, где быстродействующий сцинтилляци-онный детектор используется для однозначного выбора искомого события среди многих других, зарегистрированных трековыми детекторами. Примерами такого комплекса являются детекторы мюонного триггера CDF II, а также сцинтилляционный преконвертор и дрейфовая камера, составляющие единую систему вместе с электромагнитным калориметром и повышающие точность определения параметров ливня.

Из трёх наиболее вероятных мод распада пары it кварков, рождающихся на Тэватроне в инклюзивной реакции рр -»«+. [1]:

• tt ->W+bW~b -»qqqqbb (струи) (1-1)

• ti -» W+bW~b -» qqlvfib (лептон +струи) (1.2)

• tt ->W+bW~b -*lvtlvtbb (дилептон + струи) (1.3)

1 Национальная ускорительная лаборатория им. Ферми (ФНАЛ, Фермилаб). на CDF преимущественно анализируются процессы второго и третьего типов, составляющие соответственно 30% и 5% от общего числа распадов пары it.

Перечислим и вероятные моды распада частиц Хиггса [1]:

• распад через гамма-кванты в области масс 80 < Мн <150 ГэВ/с" Н ->уу,

• лептонный распад с промежуточными Z и Z бозонами: 130 < Мц < 2 ГэВ/с2

H->ZZ' ->41\

• лептонные распады с промежуточными Z бозонами: 2 Mz< М„ < 800 ГэВ/с2

Н —> ZZ —> 41, 212VI,

• распады с промежуточными Z или W бозонами: Mz < Мн < 1000 ГэВ/с Н WW, ZZ —> lv[2q, 2l2q, 2l2v, 41

Из приведенных выше выражений становится очевидной принципиальная важность детектирования мюонов и электронов.

В настоящей диссертационной работе отражен вклад автора в создание: мюонной системы установки CDF II, включая изготовление и исследование некоторых важных свойств сцинтилляционных счётчиков; аппаратно-программного комплекса для их оперативного контроля и мониторирования; нового 2600-канального сцинтилляционного преконвертора электромагнитного калориметра.

В рамках программы модернизации нами созданы, исследованы и включены в состав CDF II более 600 мюонных сцинтилляционных счётчиков нового поколения с оптоволоконным съёмом света, изготовленных в ОИЯИ, и 48 счетчиков с классическим съёмом света плексигласовыми световодами с обоих концов сцинтилляционной пластины, изготовленных во ФНАЛ, что радикально, на 60%, увеличило аксептанс мюонного комплекса [2, 3, 4, 5, 6].

Оптоволоконный съём света имеет важные преимущества в сравнении с классическим методом сбора света с помощью плексигласовых световодов:

• меньшие потери многократно отражённого света за счёт короткого пути распространения света по объему сцинтилляционной пластины;

• меньшая зависимость эффективности от деградации оптических свойств самой сцинтилляционной пластины — больший срок эксплуатации;

• уменьшение нечувствительной зоны — компактность детектора из-за использования миниатюрного фотоумножителя (ФЭУ).

Созданный аппаратно-программный комплекс для сбора данных, управления некоторыми параметрами, оперативного контроля и мониторирования более 1140 сцинтилляционных детекторов обеспечил высокую эффективность системы сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера CDF II при наборе физических данных в проводимом ныне на Тэватроне сеансе RUN II [7, 8, 9]. Ранее этот комплекс в составе CDF отсутствовал.

Нами также изготовлены и исследованы 12 счетчиков со смешанным способом съёма света - плексигласовым световодом с одного конца и оптоволоконной лентой, приклеенной к длинному узкому торцу пластины, с другого конца. Показано, что счётчики со смешанным съёмом света могут обеспечить при применении соответствующей электроники точность регистрации момента попадания заряжённой частицы в сцинтилляционную пластину не хуже 2.2 не [2, 3].

При активном участии автора был выполнен цикл исследований естественного старения сцинтилляционных счётчиков установки CDF II [10, 11, 12]. Подтвержден сделанный ранее вывод [13, 14], что вследствие различия полимерной основы имеет место разная скорость естественной деградации сцинтилляционных пластин. Так скорость деградации сцинтиллятора на основе поливинилтолуола примерно вдвое выше, чем для аналогичной пластины на основе полистирола [10, 11]. Для созданных в ОИЯИ сцинтилляционных счётчиков нового поколения с оптоволоконным съёмом света установлено: в системе "сцинтиллятор + оптоволокно" определяющим является старение пластика — вклад оптоволокна в уменьшение светосбора с дальнего от ФЭУ конца не превышает 20%. Определено, что данные счетчики могут быть использованы для набора статистики без заметного уменьшения эффективности до 2010 года [10, 11]. Наши измерения показали л слабую зависимость технической длины ослабления от времени для сцинтилляционных счетчиков с оптоволоконным способом съёма света [10, 11].

Увеличение светимости Тэватрона (Фермилаб, США) до величины 2x10 " см"~с" и связанное с этим ужесточение требований отбора полезных событий привели к исключению из списка триггеров, обязательных на установке CDF II, мюонного триггера первого уровня (L1) в области 1.0<|77|<1.25. Нами предложен вариант восстановления данного триггера путём включения в него сигналов с дополнительного слоя мюонных сцинтилляционных детекторов [15]. Для исследования эффективности нового мюонного триггера L1 изготовлены, исследованы и интегрированы в состав установки CDF прототипы сцинтилляционных счётчиков. Выполненный при активном участии автора анализ полученных данных показал идентичность предлагаемого мюонного триггера L1 в данной области ныне используемому мюонному триггеру в области 1.25<|77|<1.5 при том, что суммарная частота триггера L1 для области 1.0<|77|<1.5 не превышает допустимого на CDF II уровня - 1 кГц [15].

Повышение светимости Тэватрона привело к необходимости замены пре-конвертора электромагнитного калориметра. Несмотря на то, что высокая эффективность использования старого преконвертора была подтверждена в RUN I [16]:

• увеличил в 2-3 раза подавление фона от заряжённых пионов, что крайне важно при последующей идентификации электрона для Ъ-jet мечения,

• повысил эффективность идентификации одиночных фотонов (на фоне мезонов) в области энергий больше 35 ГэВ,

• улучшил энергетическое разрешение струй, что очень существенно для поиска или экспериментального сужения вероятного интервала масс частиц Хиггса, уже с началом RUN II его использование стало проблематичным. Основные причины, обусловившие замену старого преконвертора, следующие [16]:

2 Техническая длина ослабления пластмассовой сцинтилляционной пластины определяется как длина, на которой световой сигнал уменьшается в е раз [13, 14]. В нашем случае вместо сцинтиллятора подразумевается система «сцин-тиллятор+спектросмещающис волокна».

• в RUN I старый преконвертор базировался на относительно медленных проволочных газовых детекторах - пропорциональных камерах. С увеличением светимости до планируемой величины 2x1032 cm'V1 и интервалом между сгустками в 132 не такие детекторы работают с трудом или вообще перестают справляться со своей задачей;

• амплитуда импульса сильно уменьшилась из-за деградации сигнальной проволочки;

• необходимость улучшения энергетического разрешения требовала увеличения сегментации по псевдобыстроте 77, которая в новом детектора выросла почти на порядок.

В новом преконверторе детектирующими элементами являются тайлы -сцинтилляционные пластины размерами 125x125x20 мм [17, 18, 19, 20]. Нами было изготовлено и тестировано более 3000 тайлов со стабильно высоким светосбором - до и 36 фотоэлектронов на минимально ионизирующую частицу (МИЧ), а это, в свою очередь, позволило обеспечить регистрацию не менее 12 фотоэлектронов/МИЧ (в среднем) после прохождения всего оптоволоконного тракта (до 5 м).

Эффективное функционирование сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера и преконвертора электромагнитного калориметра при наборе статистики внесли важную лепту в получение важных новых результатов принципиального научного значения по физике с, b, t — кварков, В°-В°смешиванию, проверке СМ, поиску явлений за её пределами и т.д. В частности, среди результатов, достигнутых с применением созданных детекторов мюонного комплекса CDF, одни из наиболее точных измерений массы топi'J кварка М,ор= 173.5 " 3.6 (stat.) ГэВ/с в т.н. моде "лептон+струи" топологии, М,ор=П0Л ГэВ/с" ± 6.0(stat.) ± 4.1(syst.) в топологии "дилептон", наиболее точное измерение массы W-бозона Mfr=80413±48 (stat.) МэВ/с и др [21, 22, 23, 24, 25]. В получении этих результатов определяющую роль играла высокая эффективность регистрации электронов (96 %) и мюонов (90 %).

Цель работы:

- Создание системы сцинтилляционных детекторов мюонного триггера установки CDF II, включающего более 1140 сцинтилляционных счётчиков разного типа и размера; создание аппаратно-программного комплекса для их оперативного контроля и мониторинга.

- Создание нового, сцинтилляционного, преконвертора электромагнитного калориметра с увеличенной на порядок сегментацией по псевдобыстроте для продолжения набора статистики при возросшей светимости Тэватро-на.

- Проведение цикла исследований естественного старения сцинтилляционных счётчиков установки CDF II и прогнозирование их долговременной эффективности.

- Исследование и обоснование возможности использования нового мюонного триггера L1 в области 1.0<|?/|<1.25 путём включения в него сигналов с дополнительного слоя мюонных сцинтилляционных детекторов.

Научная новизна:

- Создание системы сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера CDF II путём включения в его состав крупногабаритных сцинтилляционных детекторов нового поколения со светосбором спектросмещающими волокнами. Ранее подобная методика в практике экспериментов по физике высоких энергий применялась только в калориметрии.

- Цикл исследований старения сцинтилляционных счётчиков с разной полимерной основой и разными способами съёма света в радиационных условиях. Для счетчиков нового поколения с оптоволоконным съёмом света впервые: определён вклад спектросмещающих волокон (20%) в старение; найдено, что величина технической длины ослабления света слабо зависит от времени.

- Созданные нами детекторные комплексы обеспечили получение важных новых научных результатов по ряду фундаментальных проблем современной физики высоких энергий.

Практическая ценность:

- В соответствии с программой повышения энергии и светимости Тэватрона в RUN II существенно модернизирована система сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера установки CDF II во ФНАЛ: на 60% увеличен её аксептанс. Это достижение обусловлено созданием нами и включением в состав спектрометрического комплекса CDF II более 650 крупномасштабных сцинтилляционных счётчиков с общей площадью более 300 м2, в том числе 608 счётчиков с оптоволоконным съёмом света (изготовленных в ОИЯИ); обеспечением системой управления и контроля более 1140 сцинтилляционных счетчиков установки CDF II.

- Для выполнения исследовательской программы CDF II при возросшей

3 ^ 2 1 светимости Тэватрона (до 2x10 "см" с" и выше), в которой требуется идентификация электронов и фотонов, создан новый прибор - 2600-канальный годоскопический сцинтилляционный преконвертор с общей о площадью более 40 м с увеличенными на порядок быстродействием и сегментацией по псевдобыстроте в сравнении с ранее существовавшей системой, пригодной для использования при светимости менее 1032 см"2с1.

- Проведён цикл исследований и получены ранее отсутствовавшие сведения по старению сцинтилляционных счётчиков установки CDF II: в условиях реального эксперимента и интегрального учёта многих факторов, влияющих на деградацию сцинтилляционной пластины, установлено статистически достоверным способом, что сцинтилляционные счётчики на основе поливинилтолуола стареют в 2 раза быстрее, чем счетчики из полистирола аналогичной геометрии. На основании наших исследований коллаборация имеет мотивированную программу замены теряющих эффективность счетчиков, использующихся на установке CDF с 1992 г. Более того: показано, что изготовленные нами в ОИЯИ полистирольные счетчики нового поколения могут быть использованы для набора статистики без заметного уменьшения эффективности до 2010 г в условиях Тэватрона.

- Предложен и экспериментально апробирован новый мюонный триггер 1-го уровня в области 1.0<|^|<1.25, необходимость в котором возникла в связи с повышением светимости Тэватрона. Этим достигается существенное (более 10%) увеличение количества отбираемых событий с мюонами в качестве сигнатурной (триггерной) частицы.

Автор защищает:

1. Результаты завершённого комплекса разработок и исследований, выполненных с целью создания, внедрения и применения системы сцинтилляционных детекторов в мюонном комплексе и новом преконвер-торе CDF II в проводимых на Тэватроне ФНАЛ экспериментах по физике высоких энергий, (измерение масс ^-кварка и Ж-бозона, и др).

2. Результаты исследования долговременной эффективности мюонных сцинтилляционных счётчиков установки CDF II.

3. Результаты исследования нового мюонного триггера 1-го уровня в области 1.0<|^|<1.25 в условиях повышенной светимости Тэватрона.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-методических семинарах Лаборатории Ядерных Проблем-,. Объединенного Института Ядерных Исследований (ЛЯП. ОИЯИ), регулярных совещаниях мюонной группы CDF, международном симпозиуме по ядерным исследованиям- и конференции по> медицинским приложениям в Риме (2004 г.): они опубликованы в виде журнальных статей и изданий ФНАЛ и ОИЯИ.

Присуждена первая премия ОИЯИ1 (2006) за цикл работ по сцинтилляци-онным детекторам мюонов установки CDF (№3147) и вторая премия ЭЧАЯ по итогам конкурса публикаций в журнале "Письма в ЭЧАЯ" за 2005 год.

В диссертации обобщены результаты работ, выполненных автором в 1999-2006 гг. в ЛЯП ОИЯИ и на установке CDF во ФНАЛ. Основные результаты работ изложены ^ публикациях [2 - 15, 17 - 25].

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, в котором приводятся основные результаты, содержит 130 страниц, включая 73 рисунка, 10 таблиц и список литературы из 69 наименований.

4.4. Основные результаты главы 4.

1. Разработана методика контроля качества тайлов путём измерения све-тосбора от МИЧ.

2. Применение названной методики тестирования позволило отобрать более 3000 тайлов со стабильно высоким светосбором - до «36 фотоэлектронов/МИЧ; это, в свою очередь, обеспечило регистрацию не менее 12 фотоэлектронов/МИЧ (в среднем) после прохождения всего оптоволоконного тракта (до 5 м).

3. Новый детектор CPR установлен на CDF и в настоящее время используется при наборе статистики в RUN И. Полученные физические результаты показывают высокую эффективность нового детектора для сепарирования мюонов и электронов от распадов Ж-бозонов [19, 20].

4. Создано и исследовано 6 прототипов счётчиков SSU, 5 из которых введены в состав CDF II для включения информации с них в новый модифицированный мюонный триггер 1-го уровня в области 1.0<|;7|<1.25. Отбор событий с новым набором детекторов показал: дополнительный слой сцинтилляционных счётчиков до 6 раз снижает частоту срабатывания мюонного триггера L1 в области 1.0<|^|<1.25, обеспечивая тем самым приемлемый для CDF темп - менее 1 кГц - мюонного триггера L1 в области 1.0<|^|<1.5. Это, в условиях CDF, самый недорогой способ возвращения в мюонный триггер 1-го уровня детекторов в области 1.0<|^|<1.25, составляющих около 15 % геометрического аксептанса мюонной системы CDF II.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. При активном участии автора реализован принципиальный раздел программы модернизации установки CDF: значительно, на 60%, увеличен аксептанс мюонного триггера. Это достижение обусловлено: а) созданием более 650 крупномасштабных сцинтилляционных счётчиков с общей площадью более 300 м , в том числе 608 счётчиков со светосбором спек-тросмещающими волокнами; б) разработкой системы управления и контроля; в) включением нового комплекса в состав действующей аппаратуры установки CDF.

2. Для исполнения исследовательской программы CDF II при возросшей

32 2 1 светимости Тэватрона (2x10 см" с" и выше), в которой требуется идентификация электронов и фотонов, создан новый прибор - 2600-канальный годоскопический преконвертор из сцинтилляционных пластин

2 2 125x125x20 мм общей площадью более 40 м . Быстродействие нового преконвертора и его сегментация по псевдобыстроте на порядок превзошли эти величины в ранее существовавшей системе, пригодной для использования при светимости менее 1032 cm'V.

3. Впервые установлено, что для сцинтилляционных счётчиков нового поколения на основе полистирола: а) старение системы "сцинтиллятор + оптоволокно" определяется деградацией пластика; б) техническая длина ослабления слабо зависит от времени. Данный результат достигнут благодаря исследованиям в 2000 — 2006 гг. параметров сцинтилляционных счётчиков, действующих на установке CDF, позволившим спрогнозировать эволюцию этих параметров и дать коллаборации программу замены теряющих эффективность счетчиков, эксплуатируемых с 1992 года. Вместе с этим установлено: счетчики ОИЯИ сохранят высокую эффективность до конца сеанса RUN II.

4. Предложен и экспериментально апробирован мюонный триггер в передней (1.0<|^|<1.25) области CDF. Предыдущая версия этого триггера с февраля 2006 года была исключёна из списка обязательных триггеров CDF II вследствие возросшей светимости Тэватрона. Показано, что размещение дополнительного слоя сцинтилляционных счётчиков в указанной области позволит коллаборации увеличить более чем на 10% количество отбираемых событий с мюонами в качестве сигнатурной частицы.

5. Обеспечено стабильное функционирование мюонной системы CDF II, включающей более 1140 сцинтилляционных счётчиков разных типов, и эффективное использование её в мюонном триггере. Это сделало возможным достижение важных новых результатов принципиального научного значения, - в частности, одних из наиболее точных, по времени получе

•л ния, измерений массы топ-кварка Mtop—\73,5;^(stat.) ГэВ/с и Мюр=1ЮА

•л

ГэВ/с ± 6.0(stat.) ± 4.1(syst.) в так называемых модах "лептон+струи" и "дилептон" соответственно, наиболее точное измерение массы W-бозона Мцг=80413 ± 48 (stat.) МэВ/с2 и др. В настоящее время поддерживаемый нами мюонный комплекс CDF II действует в продолжительном наборном сеансе RUN II на Тэватроне.

БЛАГОДАРНОСТИ

Результаты, составившие основу данной диссертации, получены по программе исследований, выполняемых в ОИЯИ и ФНАЛ под общим научным руководством проф. Ю.А. Будагова в соответствии с ПТП Института и Соглашением о сотрудничестве ОИЯИ-ФНАЛ в эксперименте на Тэватроне на установке CDF II.

Я хочу выразить глубокую признательность проф. Ю.А. Будагову и к.ф.-м.н. A.M. Артикову за постоянную научную поддержку и ценные критические замечания по диссертации.

Я выражаю искреннюю благодарность дирекции ОИЯИ в лице член-корр. РАН, проф. А.Н. Сисакяна и дирекции ЛЯП в лице проф. Н.А. Русаковича и проф. А.Г. Ольшевского за неизменное внимание и содействие в работе, выполняемой в рамках сотрудничества ОИЯИ-ФНАЛ.

Я глубоко признателен коллаборации CDF, профессорам Дж. Беллеттини, К. Бромбергу, К. Гинзбург, Дж. Паулетте, Р. Розеру и Ф. Шлабаху за доброжелательность и содействие в работе на одном из самых значительных экспериментов в настоящее время.

Моя огромная благодарность сотрудникам, принимавшим непосредственное участие в этой работе как в ЛЯП, так и во ФНАЛ, чей труд, несомненно, способствовал успеху работы. Это В.В. Глаголев, А.А. Семенов, Ф.В. Про-кошин, О.Е. Пухов, И.А. Суслов, И.Е. Чириков-Зорин, Г.А. Члачидзе. Я выражаю также искреннюю признательность Дж.И. Хубуа и И.А. Минашви-ли за ценные дискуссии и поддержку в работе.

1. The CDF 1. collaboration, "The CDF-II Detector Technical Design Report", -Fermilab-Pub-96/390-Е (1996).

2. А. Артиков, . , Д. Чохели и др., "Подсистема счётчиков «miniskirt» установки CDF II" Письма в ЭЧАЯ, № 5114J-2002, ст. 25-39, 2002.

3. A.Artikov, D.Chokheli et al., "The 'miniskirt' counter array at CDF-II", -CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/6105, Sep 2002.

4. Артиков, . , Д. Чохели и др., "New Generation Large-Area Muon Scintillation Counters With Wavelength Shifter Fiber Readout For CDF II" Письма в ЭЧАЯ, № 3132.-2006, ст. 81-102, 2006.

5. Artikov, . , D. Chokheli et al., "Design and construction of new central and forward muon counters for CDF II", — NIM A538, (2005) 358-371.

6. A.Artikov, D.Chokheli et al. "Design and construction of new central and forward muon counters for CDF II" CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/6926, Mar 2004.

7. О. Пухов, Д. Чохели и др., "Автоматизация контроля системы мюонных сцинтилляторных счётчиков CDF II" Письма в ЭЧАЯ, № 5114.-2002, ст. 72-81, 2002.

8. O.Pulchov, D.Chokheli et al. "Automatization of the monitoring and control of the muon scintillation counters at CDF II" CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/5949, May 2002.

9. А. Артиков, О. Пухов, Д. Чохели и Г. Члачидзе, "Система мюонных сцинтилляционных счетчиков установки CDF" ЭЧАЯ, 2008, Т. 39, № 3, ст.788-812.

10. А. Артиков, Д. Чохели и др., "Исследование временной зависимости светосбора сцинтилляционных счётчиков мюонного триггера установки CDF" Письма в ЭЧАЯ, 2008.

11. A.Artikov, . , D.Chokheli et al., "On the aging of the CSP and CSX counters" NIM A579 (2007) 1122-1134, 2007.

12. A.Artikov, D.Chokheli et al. "ON THE AGING OF THE CSP AND CSX COUNTERS", CDF Note: CDF/PUB/MUON/PUBLIC/7033, May 2004.

13. A.Artilcov, . , D.Chokheli et al., "Properties of the Ukraine polystyrene-based plastic scintillator UPS 923A"-NIM A555 (2005) 125-131, 2005.

14. А. Артиков, . , Д. Чохели и др., "Свойства украинского пластмассового сцинтиллятора на основе полистирола UPS 923А" Препринт ОИЯИ, Дубна, D13-2005-111, 2005.

15. А. Артиков, К. Бромберг, Д. Чохели и Г. Члачидзе, "О возможности модификации триггера 1 уровня мюонной системы установки CDF в условиях повышенной светимости Тэватрона" — Письма в ЭЧАЯ, 2008,Т. 5, №2(144). С 171-188

16. R. Blair, et al. "Proposal to replace the Central Preshower Detector and Central Crack Chambers with an integrated scintillator detector (CPR2)" // CDF Note 5519, Version 3.0, July 18, 2001.

17. А. Артиков, . Д. Чохели и др., "«PRESHOWER» новый многоканальный детектор CDF. Часть 1. Сцинтилляционные пластины нового детектора: разработка, производство, контроль качества" - Препринт ОИЯИ, Дубна, Р13-2005-27, 2005.

18. A. Artikov, ., D. Chokheli et al., "CDF central preshower and crack detector upgrade" ANL-HEP-PR-07-09, arXiv.org>physics>arXiv:0706.3922vl, http://arxiv.org/abs/0706.3922vl, June 2007.

19. А. Артиков, . Д. Чохели и др., "CDF central preshower and crack detector upgrade" Fermilab preprint, FERMILAB PUB-07-023-E, Feb 2007.

20. A. Abulencia, . D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Measurement of the top quark mass with the dynamical likelihood method using lepton plus jets1 /9events with b-tags in ppbar collisions at s "=1,96 TeV". Phys. Rev. D73:092002, 2006.

21. A. Abulencia, . D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Top quark mass measurement using the template method in the lepton+jets channel at CDF II". Phys. Rev. D73-.032003, 2006.

22. A. Abulencia, . D.Chokheli et al (CDF collaboration). "Measurement of the top quark mass using template method on dilepton events in proton-antiproton collisions at s1/2=l,96 TeV". Phys.Rev.D73:112006, 2006.

23. T. Aaltonen, . D.Chokheli et al (CDF collaboration). "First Run II Measurement of the W Boson Mass" arXiv:0708.3642vl, http://arxiv.org/abs/0708.3642, August 2007.

24. T. Aaltonen, . D.Chokheli et al (CDF collaboration). "First Run II Measurement of the W Boson Mass" Fermilab preprint, FERMILAB-PUB-07-444-E, Aug 2007

25. Run II Handbook, 2001, http://www-ad.fhal.gov/runll/index.html

26. J. Freeman, et al., The CDF upgrade calorimeter, in: A. Ereditato (Ed.), Proceeding of the Second International Conference on Calorimetry in High-Energy Physics, World Scientific, Singapore, 1993.

27. T. LeCompte, "A Tutorial on CDF Muon Identification", CDF Bottom Group Meeting, Muon Hardware Documentation, July 2001, http://b0www.fnal.gov/ops/cdf muon/documentation.html

28. G. Pauletta, "Scintillation Counters for the CDF Muon Upgrade", Meeting of the D.P.F, Ohio, August 2000. Int. Journal of Mod. Physics A Vol 16, Suppl.lC (2001) 1139-1142.

29. Cabrera et al., "Making the Most of Aging Scintillator", — NIM.A453 (2000) 245.

30. J. Fernandez et al. "Test of the Central Muon Extension Scintillators (CSX)". CDF Note 5006.

31. P. Giromini et al. "The Central Muon Extension Scintillators (CSX)". CDF Note 3989.

32. C.M. Ginsburg et al., "CDF Intermediate Muon Trigger", CDF Note 7694, 2005.

33. E.James, M.Soderberg, "Operation of Michigan TDC boards at CDF". -CDF/DOC/ONLINE/CDFR/7164.

34. Bromberg C. Gain and Threshold Control of Scintillation Counters in the CDF Muon Upgrade for Run II. Intern. J. Mod. Phys. A. 2001. V. 16. 1С. P. 1143Д1146.С.

35. Bromberg et al. "A system to control the Hamamatsu H5783 PMT module and condition signals for TDC readout". CDF Note 4990.

36. CDF online webpage, "RUN Summary for run 205991", http://www-cdfonline.fhal.gov/iava/cdfdb/servlet/RUN NUMBER=205991.

37. A. Abulencia et al (CDF Run II Collaboration). "Measurement of the «production cross-section in pp collisions at Vs=T.96 ТэВ in the all-hadronicdecay mode". Phys. Rev. D74:072005,2006.

38. A. Abulencia et al (CDF collaboration). "Measurement of the A°b lifetime in A° —»J/\|/A° in collisions at 77=1.96 ТэВ" Phys.Rev.Lett.98: 122001,2007.

39. A. Abulencia et al (CDF collaboration). "Search for anomalous production of multi-lepton events in pp collision at V7=1.96 ТэВ". FERMILAB-PUB06.482-E, Jan 2007. 7pp.

40. D. Acosta et al. (CDF Collaboration), Phys. Rev. D 71, 052003 (2005).

41. G.T. Reynolds, P.E. Condon, Rev. Scient. Instrum., 1957, 28, 1098.

42. O.B. Савченко, "Сцинтиллятор из нитий для люминесцентной камеры." ПТЭ, 1959, №4.

43. Ю.А. Будагов и др., «Большие сцинтилляционные счётчики со световодами из спектросмещающих волокон», Препринт ОИЯИ, Дубна, 1993, Р13-98-304

44. J. Budagov et al., "CMU Trigger Scintillators: CSP prototype Results", — CDF Note 4211, July 1, 1997.

45. J. Budagov et al., "IMU Trigger Scintillators: BSU prototype Results", — CDF Note 4211, July 1, 1997

46. J. Budagov et al., "IMU Trigger Scintillators: WSU-TSU prototype Results and summary of all IMU prototype results", — CDF Note 4254, July 14, 1997.

47. Yu. Budagov et al., "Test of Long Scintillating Counter Prototypes for CDF II", — JINR Preprint, Dubna, 2000, El3-2000-127.

48. E. H. Bellamy et al., "Test Of Long Scintillation Counters For Large Supercollider Detectors", — NIM A343 (1994) 484-488.

49. Ariztizabal et al., NIM A349 (1994) 384.

50. Акимов Ю.К. // ЭЧАЯ, 1994, том 25, вып. 2, с. 496

51. P. Destruel et al., "A New Plastic Scintillator With Large Stokes Shift", — NIM A276 (1989) 69-77.

52. J. Kirkby, "Today and tomorrow for scintillating fibre (SCIFI) detectors", — CERN-EP/87-60, (1987).

53. J.B. Birks, "Fluorescence response functions and scintillation pulse shapes", — J.Phys. B1 (1968) 946.

54. Д. Чохели, "Большие сцинтилляционные счётчики установки CDF II", -магистрантская дипломная работа. ОИЯИ, июнь 1999.

55. S. Tolcar et al., "Single Photoelectron spectra analysis for the metal dynode photomultiplier", — Acta Phys. Univ. Comeniana, vol. 40, 1999, p. 114.

56. E. H. Bellamy et al., "Absolute Calibration and Monitoring of a Spectrometric Channel Using a Photomultiplier", — NIM A339 (1994) 468-476.

57. I.Chirikov-Zorin et al., "Method for precise analysis of the metal package photomultiplier single photoelectron spectra", — NIM A456 (2001) pp.310324.

58. V.G. Senchyshin, "Polystyrene scintillators for high-energy physics", Doctor of Technical Sciences Thesis, Kharkiv, 2001. p. 30.

59. A. Artikov, D. Chokheli, J. Huston, B. Miller, and M. Nessi. "MINIMUM BIAS SCINTILLATOR COUNTER GEOMETRY." Technical Report AT-GE-ES-0001, CERN, 2004.

60. T. D. Robinson. Particle Physics and Muon Detection: Upgrading and Testing Aging Scintillators. // Fermilab SIST 2000, http://sist.fnal.gov/archive/2000-topics/Robinson/

61. G. Kettenring, "Measurement of the Reflectivities and Absorption Lengths at Different Wavelengths of Plastic Scintillator and Acrylglass", — NIM 131 (1975) 451-456.

62. J. Huston, et al. Proposal to install the new CPR2 inside the B0 collision hall. // CDF Note 6653, September 16, 2003.

63. K.Goulianos, S.Lami. A ball-shaped groove for the CPR2 tiles. // CDF Note 6785, December 22, 2003.

64. S. Kuhlmann, et al. Calorimetry Upgrade. // RUN 2b Director's Review, Jule 2004, www.xl.gov

65. S. Lami, et al. Preliminary Test of Scintillator Tiles for the CPR2 Detector. // CDF Note 6228, January 17, 2003.

66. S. Lami, Y. Ma. Test of the CPR2 tile/fiber system. // CDF Note 6678, December 12, 2003.

67. M.K.Unel, R.J.Tesarek. Beam halo monitoring at CDF. // Nucl. Instr. And Meth. A. 2003. V. 506 P. 7-19.

68. W.D. Dagenhart, "Muon Reconstruction Efficiency for Summer 2003 Conferences", CDF note 6612.