BES,BELLE和CMS—我们参与的大型粒子物理前沿实验.ppt

1、CMS-RPC探测器与北大组物理分析进展,班勇 (代表北京大学物理学院CMS实验组:杨宗长,钱思进,周鹏,王思广,冒亚军,班勇), 2006年10月29日-桂林 , CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,北京大学CMS组物理分析进展 几个可能的研究课题 利用对高Pt重味夸克素的测量检验NRQCD 物理动机 J/和的模拟 夸克素极化的测量 J/筛选于探测效率研究,概 要,CMS实验RPC探测器 CMS实验的RPC计划 北京大学CMS-RPC计划进展,总结, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006

2、年10月29日 ,CMS-RPC计划 与北大组探测器建造进展, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,CMS-RPC 计划: CMS 探测器中的 RPC 系统,中国北京大学RPC组承担的任务： CMS端部 RPC的 RE1/2 和 RE1/3 (共144个探测器),CMS桶部 RPC的 RB1 (in,out) (共120个探测器),中国组任务:1）探测器结构设计2）结构部件生产（读出条、冷却系统，绝缘系统，屏蔽系统，蜂窝板支撑盒等等）3）组装测试及安装调试, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2

3、006年10月29日 ,RPC研制:国产材料制作的RPC的束流测试结果,国产材料 RPC 机械结构牢固，气密性好，高压性能好 效率、时间分辨和空间分辨令人满意 由于阻抗板高电阻率，在极强辐射下效率有限, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,2002 年在 CERN GIF 的束流测试,第一个“薄”型设计全尺寸探测器 第一个采用国产蜂窝板的探测器 测试结果：探测器具有良好的气密性、高压与效率性能,成功进行束流测试后，我们的探测器在秋季 CMS-Week 期间在CERN 40楼展示,正在 GIF 作束流测试, CMS-RPC 探测器与北

4、大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,2003 年在 CERN GIF 的束流测试,测试第一个韩国生产的淋油气体室 更多国产材料用于组装（冷却系统、绝缘膜、信号电缆等等）,在GIF的束流测试,测试结果： 探测器在强辐射下运行正常，噪声低，效率令人满意, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 , 2004年7月开始正式进行探测器的批量组装测试，到05年11月全部探测器完成了组装 组装好的探测器进行了宇宙线测试和长期高压测试，90%的探测器各项性能都符合标准,位于储存架上已装配好的探测器,效率 cluste

5、r size 部分装配好的RE1/2探测器宇宙线测试结果,端部 RPC 组装测试, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,端部 RPC 安装调试, 2005年开始正式安装，至今完成了108个探测器(占总数3/4),另36个2007年1月安装 对已安装的探测器进行了气体、高压、信号、冷却等各种管线的连接，并进行了试运行，各项性能都符合标准 2006年7-9月CMS探测器首次连机进行了磁场和宇宙线测试，数据分析进行中, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,北京大学CMS组物理分

6、析进展, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,研究课题的考虑： =除物理意义与重要性外,结合探测器建造与探测经验，选取与子有关的衰变道几个可能的课题: 1 利用大横动量重味夸克素的测量检验NRQCD:分析研究高Pt的J/和产生事例。J/分析手段可进一步用于未来的B物理和重离子物理研究。 2 t夸克的极化与宇称破坏研究： LHC上t夸克对的不对称性（反映宇称破坏的大小）可精确测量， = 检验标准模型和寻找新物理. 方法：t-b + W+(-l), W的极化方向与t极化方向紧密相连,而W的极化则可通过其衰变轻子角分布获得 3 带电轻子对

7、伴随大横动量丢失的现象研究：寻找invisible Higgs (114GeV 新物理. 方法： pp - Z（- ll) + H (-DM) + anything，, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,= 然而,CDF实验结果与CSM预言有1-2个量级的差别!,Prompt charmonium production Bottomonium production,black dot: CDF experimentdashed line: color-singlet solid line : NRQCD fit,J/Y： PRL,

8、 79 (1997) 572 ： PRL, 88(2001)161802,物理动机： = 通常的重味夸克素产生机制: * 部分子相互作用产生夸克对(c,c),夸克对结合成夸克素(J/, .) * 色和自旋在结合中守恒。夸克素是色单态，夸克对也应该是色单态 - Color Singlet Model (CSM),利用高Pt重味夸克素的测量检验NRQCD, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,Long Distance Matrix Element(LDME):How likely the quark pair will bind to

9、 the quarkonia.,Short Distance Coefficient:Creation of quark-antiquark pair.This step is independent of final product.Can computed pertubatively,物理动机(续1)： = 重味夸克素的新机制(COM): * 部分子相互作用产生夸克对(c,c),夸克可能是色八重态 * 通过发射胶子并结合成夸克素(J/, .),夸克对可以改变色和自旋 - Color Octet Mechanism (CSM) = CDF结果的NRQCD解释: * 用非相对论描述运动慢的重夸

10、克,同时考虑CSM和COM * 夸克素产生因子化为两步:1, 夸克对产生(c,c); 2, 结合成夸克素 = 可以很好地描述CDF截面测量结果., CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,a=+1: transversely polarized a=-1: longitudinally polarized,PRL, 85 (2000) 2886,CDF RUN 1 results,PRL, 87 (2001) 022002 kT facterization approach,物理动机(续2)： = 问题:NRQCD仍不能正确描述重味夸克

11、素的极化!,CDF RUN 2 results, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,物理动机(续3)：目标: 从测量大横动量J/产生着手,测量pp对撞中来自直接过程的重味夸克素产物(J/,)的截面及极化，分析NRQCD色单态模型与色八重态机制的贡献，研究重味夸克素产物的产生机制。 同时, QCD是寻找Higgs粒子和超对称粒子的主要本底;深刻理解QCD从而降低本底的不确定性,也将带动开展其它与J/有关的选题。 CMS的优势: = 高亮度、大统计量数据可大幅提高测量精度；这对测量更为重要，它通常被认为更好地被NRQCD描述。 = 高

12、能量给出大产生截面，Pt也可达到更高能区。 = 径迹测量更精确,对采用 J/ +-, + 测衰变道量更为有利., CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,* |y|0.4 for ,* 100k MC events,J/Y,|* | 采用PYTHIA 6.3.24 in CMKIN_6_0_0,它同时包括了CSM和COM = 在LHC能量下模拟重味夸克素,采用从CDF拟合出的参数,CMS模拟用FAMOS程序 为确认方法正确和调试NRQCD参数,先重建CDF结果:,* s =1800GeV, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展;

13、班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,= 1M MC 事例,= NRQCD参数由CDF拟合给出（hep-ph/0106120）,= 用FAMOS作探测器模拟,= 归一化到 1fb-1,= J/Y: PT 8GeV/c,| 5000事例/(GeV/c) 50GeV/c,重味夸克素的模拟(续1)： CMS探测的J/, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,= 1M MC事例,= : | NRQCD参数由CDF拟合给出（hep-ph/0106120）,= 用FAMOS作探测器模拟,= 归一化到 1fb-1,= 500事例/(G

14、eV/c) 50GeV/c, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,从子角分布抽取极化参数:,: fully trans。 polarization : fully longi。 polarization,极化参数的抽取：,a = -1,a = +1,CMS efficiency, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,实线:输入的值,误差点:拟合的值,Normalize to the MC templates,Weighted efficiency,极化参数的抽取(续1)：

15、 循环拟合, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,极化参数的抽取(续2)： 神经网络拟合,= 神经网络方法可以很好地拟合出输入值,结果不依赖于或pt,拟合误差分布, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,efficiency vs. Pt efficiency vs. ,J/筛选和探测效率：,单粒子模拟:首先对不同横动量和快度的各种组合,产生数千个单J/ 粒子事例,并对每一事例加进Minimal Biased本底;模拟在LHC运行初期、亮度较低时的环境。,Mass reso

16、lution vs. Pt mass resolution vs. ,事例产生:用CMKIN 4-3-1 (Pythia 6.2.27) - 定义J/只衰变到+ - 在每个pt与区间产生2000个单J/事例 - pt区间10, 30, 50, 70, 90 GeV/c - 区间0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 事例模拟: 用OSCAR 3-7-0.事例重建: 用ORCA 8-7-3., CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,模拟数据筛选: 分别应用储存在CERN的小批量及在意大利的大批量（20万个） B0sJ/ (

17、+- ) (K+K-) 衰变模拟数据，用CERN的Linux机群或LHC网格计算工具对J/ 进行分析,研究重建效率、一级触发和高级触发效率等。,J/筛选和探测效率(续1)：,能区 (2.95 3.25) GeV/c2 内选出19971 双事例 Mean=3.1115 GeV, Sigma=33.659 MeV,相对pt的J/重建效率, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,CMS 物理技术设计报告（PTDR）（卷一）的总结报告（muon部分）的第15页,J/筛选和探测效率(续2)：,北大组第一篇CMS Analysis Note (N

18、o. 2006-097) 已纂写完成CMS 物理技术设计报告（PTDR）（卷一）的总结报告（muon部分）引用了北大组的结果 后续：参与承担“CMS全规模数据处理和分析挑战”（CSA06）的部分工作，开发从CMS原始数据中筛选J/的软件（正在进展中）, CMS-RPC 探测器与北大组物理分析进展; 班勇，北京大学 , 桂林，2006年10月29日 ,总 结北大CMS-RPC组承担的部分RPC探测器建造与安装任务已接近完成，各项技术指标符合要求。结合探测器硬件工作经验，我们从高横动量J/到双衰变事例展开物理分析工作；事例筛选和效率研究已取得进展，得到CMS合作组的认可。 NRQCD预言不能解释CDF实验结果。高亮度、高能量、好的探测的CMS实验为解决该问题提供了有利条件。我们的模拟研究表明，可以从CMS数据中准确抽取夸克素的极化参数，从而检验NRQCD理论。真实数据的筛选程序、本底和触发的研究等正在进行，争取在CMS正式取数后尽快得到物理结果. 谢 谢！,