Исследование событий ди-мюонного рождения чарма из

Èññëåäîâàíèå ñîáûòèé äè-ìþîííîãî ðîæäåíèÿ
÷àðìà èç ñòðàííîãî ìîðÿ íóêëîíà â íåéòðèííûõ
âçàèìîäåéñòâèÿõ ýêñïåðèìåíòà NOMAD
. Ïåòòè
à
, Î.Á. Ñàìîéëîâ
á
à Óíèâåðñèòåò Þæíîé Êàðîëèíû, Êîëóìáèÿ, ÑØÀ
á ËßÏ ÎÈßÈ, Äóáíà, îññèÿ
(äëÿ êîëëàáîðàöèè NOMAD)
XIV íàó÷íàÿ êîíåðåíöèÿ ÎÌÓÑ 2010
1-6 åâðàëÿ 2010
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
1 / 12
Ñòðàííîå ìîðå íóêëîíà
Ñòðóêòóðà ïðîòîíà
Ñòðóêòóðà ïðîòîíà
|p >= |uud >
∆t . 1/∆E
|p >= |uud(uū )(dd̄)(ss̄)g... >
κs (µ2 ) =
R1
R 01
x s(x,µ2 )+s̄(x,µ2 ) dx
[
[
]
]
x ū(x,µ2 )+d̄(x,µ2 ) dx
0
2
κs (20ýÂ ) = 0.48
Îëåã (NOMAD)
,
(CCFR)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
2 / 12
Ñòðàííîå ìîðå íóêëîíà
Ñòðóêòóðà ïðîòîíà
×óâñòâèòåëüíîñòü ê ïàðòîííûì ðàñïðåäåëåíèÿì
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
3 / 12
Ñòðàííîå ìîðå íóêëîíà
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
νµ
µ−
µ+
W
s/d
+
N
W+
νµ
d
Bµ
=
2
X
σµµ (Eν > E0ν )
2
= εµ Bµ
dxdydz
fh B (h
d
σ
dxdy
,
+
→ µ+ X), h = D0 , D+ , D+
s , Λ
h
s/d
CHORUS + E531
X
Bµ (%)
Eν
> 5ýÂ
± 0.38
7.94
Eν
> 30ýÂ
± 0.50
8.78
Âîçìîæíîñòè äè-ìþîííîãî ðîæäåíèÿ ÷àðìà
Ìàññà -êâàðêà m
àñïðåäåëåíèÿ ñòðàííîãî ìîðÿ xs(x), xs̄(x)
Àññèìåòðèÿ ñòðàííîãî ìîðÿ x (s(x)
Ýëåìåíòû ÊÊÌ ìàòðèöû Vd , Vs
− s̄(x))
Âåðîÿòíîñòü ðàñïàäà ïî ëåïòîííîé ìîäå Bµ
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
4 / 12
Ñòðàííîå ìîðå íóêëîíà
àñïðåäåëåíèå s-êâàðêà
àñïðåäåëåíèå s-êâàðêà
Ñóùåñòâóåò
∼
10-òè ïàðàìåòðèçàöèé (ðàçëè÷èå äî 100%)
Âàæíî äëÿ
ïðåäñêàçàíèÿ âûõîäîâ
ñòðàííûõ è î÷àðîâàííûõ ÷àñòèö
ðàññ÷åòà ïîëÿðèçàöèè
Λ-ãèïåðîíîâ
ïðåäñêàçàíèÿ îíà èç ðàñïàäîâ
î÷àðîâàííûõ àäðîíîâ â
ýêñïåðèìåíòàõ ïî ïîèñêó
îñöèëëÿöèé íåéòðèíî
(OPERA)
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
νµ → ντ
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
5 / 12
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå äàííûå
Îáçîð ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
Ýêñï.
Îïóá.
Ñòàò. (Nµµ )
CDHS
ßíâ 1982
660
NuTeV
Ôåâ 2001
5102
CCFR
Ôåâ 2001
5030
CHORUS
Àïð 2008
8910
Eν (ýÂ)
νN
∼ 15 − 17òûñ.
NOMAD
ν̄ N
− 250 (> 100)
20 − 400 (157.8)
30 − 600 (> 100)
10 − 240 (27)
6 − 300 (24.3)
30
− 250 (> 100)
− 400 (157.8)
30 − 600 (> 100)
10 − 240 (27)
CDHS
ßíâ 1982
171
30
NuTeV
Ôåâ 2001
1458
20
CHORUS
Ôåâ 2001
1060
CHORUS
Àïð 2008
430
Ýêñïåðèìåíò NOMAD èìååò íàèáîëüøóþ ñòàòèñòèêó äè-ìþîííûõ
ñîáûòèé ñ ëó÷øèì ïîðîãîì ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê ìàññå -êâàðêà.
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
6 / 12
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
Ýêñïåðèìåíò NOMAD
Äåòåêòîð NOMAD
Front
Calorimeter
Dipole Magnet
⊗ B = 0.4 T
Muon
Chambers
TRD
Modules Preshower
V8
Neutrino
Beam
y
x
⊗
z
1 meter
Trigger Planes
Veto planes
Drift Chambers
Electromagnetic
Calorimeter
Hadronic
Calorimeter
Áîëüøîé íàáîð íåéòðèííûõ âçàèìîäåéñòâèé,
≃ 13M
p
∆E/E ≃ 3.2%/ E[ýÂ℄
èíòåðïîëèðîâàííûõ â ïåðåäíèé êàëîðèìåòð (FCAL),
Õîðîøåå ýíåðãåòè÷åñêîå ðàçðåøåíèå,
Õîðîøåå êà÷åñòâî ðåêîíñòðóêöèè òðåêîâ çàðÿæåííûõ ÷àñòèö,
ε & 95%, ∆p/p ≃ 3.5%
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
7 / 12
Àíàëèç äàííûõ ýêñïåðèìåíòà NOMAD
Èäåÿ àíàëèçà
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
σµµ /σ ≃ Nµµ /N (x),
ãäå
x
= Eν , xBj ,
√
ŝ
åàëüíûå äàííûå (DATA)
DATA
Nµµ
DATA
DATA
= Nµµ+ − Nµµ+
bg
Èñòî÷íèêîì îíîâûõ ñîáûòèé ÿâëÿþòñÿ ëåïòîííûå ðàñïàäû ìåçîíîâ
π+ ,
+
K
→ µ+ ν µ .
DATA
Nµµ+
bg
DATA
= Nµµ− ·
MC
MC
Nµµ+ /Nµµ−
bg
Ìîäåëèðîâàíèå (MC)
MC
Nµµ ïîëó÷åíî ïðè ïîìîùè ñòàíäàðòíîãî ãåíåðàòîðà LEPTO
Äëÿ äåòàëüíîãî ïðåäñêàçàíèÿ ñå÷åíèå èñïîëüçóåòñÿ âåñ èç
îòíîøåíèÿ
σnew /σlepto ,
ãäå
1
σnew
- ñå÷åíèå ïîëó÷åííîå èç èòà
ñóùåñòâóþùèõ äàííûõ .
1
S. Alekhin, S. Kulagin, R. Petti, Phys.Lett.B675:433-440,2009.
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
8 / 12
Àíàëèç äàííûõ ýêñïåðèìåíòà NOMAD
Ñðàâíåíèå DATA è MC
Ñðàâíåíèå DATA è MC äëÿ Nµµ
×10
Charm
3
events
events
Charm
DATA
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
MC
N = 14798
χ /Ndf = 1.713
2
×10
3
DATA
1.6
MC
N = 15388
χ2 /Ndf = 2.331
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
5
10
15
20
25
0
30
50
100
150
200
250
prec
(GeV/c)
µ
2
1.8
×10
Charm
3
events
events
Charm
DATA
MC
N = 15362
1.6
χ 2 /Ndf = 1.653
1.4
300
E rec
ν (GeV)
c
×10
3
DATA
1.4
MC
N = 15395
χ 2 /Ndf = 2.499
1.2
1
1.2
1
0.8
0.8
0.6
0.6
0.4
0.4
0.2
0.2
0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0
0
2
x rec
B
j
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
4
6
8
10
12
14
s
16
rec
18
20
(GeV/c2 )
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
9 / 12
Àíàëèç äàííûõ ýêñïåðèìåíòà NOMAD
åçóëüòàòû
c
σµ µ / σcc
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà â NOMAD
×10
−3
10
NOMAD
8
CCFR
Y
E53A+E53B
R
NA
Predict. for NOMAD
6
Çíà÷åíèå îøèáîê
MI
Îøèáêà (%)
I
4
L
RE
Ñòàò.
P
2
Ñèñò.
0
10
Ìû îæèäàåì
≃ 5.0 − 6.0
. 2.5 − 3.0
102
E ν (GeV)
Çíà÷èòåëüíîå óëó÷øåíèå â íåîïðåäåëåííîñòè xs(x)
Óìåíüøåíèå íà îøèáêó â îïðåäåëåíèå m â
∼3
ðàçà
åçóëüòàòû ðàáîòû âîéäóò â ãëîáàëüíûé èò ìèðîâûõ äàííûõ
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
10 / 12
Àíàëèç äàííûõ ýêñïåðèìåíòà NOMAD
åçóëüòàòû
Äîïîëíåíèå
π + , K+ /π − , K−
1
Áûëî èçìåðåíî îòíîøåíèå âûõîäîâ ìåçîíîâ
2
Ïðîâåäåíà ïåðåêîëèáðîâêà ïåðåäíåãî êàëîðèìåòðà äëÿ
ïðèìåíÿåìîãî ýåêòèâíîãî îáúåìà äåòåêòîðà
3
Áûëî ïðîâåäåíî ìîäåëèðîâàíèå íåéòðèííûõ âçàèìîäåéñòâèé è
ýåêòîâ óñòàíîâêè ñ ó÷åòîâ ñîâðåìåííûõ ìîäåëåé è òåîðèé
4
àçðàáîòàíà è ïðèìåíåíà ïðîöåäóðà ðåøåíèÿ îáðàòíîé çàäà÷è
äëÿ ó÷åòà ðàçðåøåíèÿ è ýåêòèâíîñòè óñòàíîâêè
5
Äåòàëüíî èçó÷åíû ýêñïåðèìåíòàëüíûå ñèñòåìàòè÷åñêèå
íåîïðåäåëåííîñòè
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
11 / 12
Çàêëþ÷åíèå
Çàêëþ÷åíèå
1
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà - ýòî ïðÿìîé ïóòü ê èçìåðåíèþ
ñòðàííîãî ìîðÿ íóêëîíà
2
Ñîáûòèÿ äè-ìþîíîãî òèïà ïðåäîñòàâëÿþò èíîðìàöèþ î
ðàñïðåäåëåíèè s-êâàðêà xs(x) è î ðîæäåíèè -êâàðêà
3
Ýêñïåðèìåíò NOMAD èìååò íàèáîëüøóþ ñòàòèñòèêó
äè-ìþîííûõ ñîáûòèé ñ ëó÷øèì ïîðîãîì ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê
ìàññå -êâàðêà
4
Èçìåðåíû âûõîäû äè-ìþîííîãî ðîæäåíèÿ ÷àðìà êàê óíêöèè
ýíåðãèè íåéòðèíî, x-Áüåðêåíà è ïîëíîé ýíåðãèè â ñèñòåìå
öåíòðà ìàññ íåéòðèíî è âçàèìîäåéñòâóþùåãî ïàðòîíà (êâàðêà)
5
6
Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îøèáêà èññëåäóåìûõ ðàñïðåäåëåíèé ñîñòàâëÿåò
∼ 5 − 6%,
ñèñòåìàòè÷åñêàÿ îøèáêà íå ïðåâûøàåò 2.5
− 3%
Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ïîçâîëÿþò èçìåðèòü êâàðê-ïàðòîííóþ
óíêöèþ ðàñïðåäåëåíèÿ ñòðàííîãî êâàðêà ñ íàèëó÷øåé
ìèðîâîé òî÷íîñòüþ è âîéäóò â ãëîáàëüíûé èò. Ìû îæèäàåì
óëó÷øåíèå â íåîïðåäåëåííîñòè ìàññû -êâàðêà
Îëåã (NOMAD)
Äè-ìþîííîå ðîæäåíèå ÷àðìà
∼3
ðàçà.
ÎÌÓÑ 2010, 06.02.10
12 / 12