Бесплатно скачать, заказать диплом, курсовую, диссертацию Исследования К_13—распадов на установке ИСТРЛ +, поиск аномальный распадов калибровочный Бозонов на установке DELPHI

У нас уже 176407 рефератов, курсовых и дипломных работ

Сделать закладку на сайт

Заказать диплом, курсовую, диссертацию

Быстрый переход к готовым работам

Мнение посетителей:

Книга жалоб
и предложений

Название	Исследования К_13—распадов на установке ИСТРЛ +, поиск аномальный распадов калибровочный Бозонов на установке DELPHI

Количество страниц	186

ВУЗ	МГИУ

Год сдачи	2010

Бесплатно Скачать	23284.doc

Содержание	Содержание Введение 5 2 Лраспады в киральной пертурбативной теории. 15 2.1 Введение... 15 2.2 Киральные лагранжианы... 16 2.2.1 Киральная симметрия... 16 2.2.2 Эффективный лагранжиан в низшем порядке... 17 2.2.3 Мезонные формфакторы в низшем порядке... 20 2.2.4 Next-to-leading киральный лагранжиан... 21 2.3 Низко-энергетическая феноменология киральной теории... 22 2.3.1 Мезонные формфакторы... 22 2.3.2 Предельные теоремы и численные оценки... 23 2.4 Формфакторы в порядке О(р6)... 25 3 if/з-распады в экспериментальных исследованиях 29 3.1 Амплитуды и кинематика распада... 29 3.2 Радиационные поправки в Л^3-распаде... 33 3.3 Обзор экспериментов по изучению формфакторов в К/з-распадах. 36 3.3.1 /Сез-распады... 36 3.3.2 К^-распады... 38 4 Система реконструкции и Монте-Карло установки ИСТРА+ 41 4.1 Установка ИСТРА+... 41 4.1.1 Общее описание установки... 41 4.1.2 On-line мониторинг данных на установке ИСТРА+... 44 4.2 Реконструкция данных... 46 4.2.1 Калибровка и геометрическая привязка ... 46 4.2.2 Реконструкция пучкового и вторичных треков ... 51 4.2.3 Реконструкция электромагнитного калориметра... 58 4.3 Монте-Карло установки ИСТРА+... 66 5 Исследование /^3-распадов на установке ИСТРА+ 69 5.1 Введение... 69 5.2 Идентификация электронов и мюонов... 70 5.2.1 Идентификация электронов... 70 5.2.2 Идентификация мюонов... 71 5.3 Метод анализа данных... 73 5.3.1 Модельно-независимый метод... 73 5.3.2 Метод весовых функций... 74 5.4 Отбор событий Ki3... 76 5.4.1 Распад К~ -> yTvnu... 76 5.4.2 Распад К~ -» е'итт0... 80 5.5 Анализ формфакторов и аномальных вкладов... 83 5.5.1 Распад К~ -> /Гитг0... 83 5.5.2 Распад К~ -» е~итР... 85 5.6 Систематические ошибки и заключение... 87 6 Поиск распадов Z°-6o3OHa с изменением аромата 91 6.1 FCNC на коллайдере LEP... 91 6.1.1 Введение... 91 •«» 6.1.2 Процесс е+е" -> (7, Z) ->¦ tc на энергиях LEP... 93 6.2 Установка DELPHI... 98 6.2.1 Введение... 98 6.2.2 Измерение светимости... 100 6.2.3 Симуляция детектора и реконструкция... 100 6.3 Поиск процессов с изменением аромата... 106 6.3.1 Реальные данные и Монте-Карло... 106 6.3.2 Адронный канал... 107 6.3.3 Полу-лептонный канал... 113 6.4 Систематические ошибки и получение ограничений на константы связи... 119 7 Аномальные бозонные константы 123 7.1 Взаимодействия в бозонном секторе... 124 7.1.1 Бозонный сектор Стандартной Модели... 124 7.1.2 Аномальные бозонные вершины j(Z) -> H^+VT" ... 127 7.1.3 Аномальные бозонные вершины в нейтральном секторе. . . 131 7.2 Вычисления для процессов е+е~ —> 4f... 134 7.2.1 Введение... 134 7.2.2 Вычисления спиральных амплитуд... 135 (k} 7.2.3 Калибровочные сокращения... 141 7.3 Процессы с аномальными трехбозонными вершинами... 143 8 Изучение аномальных бозонных вершин в эксперименте DELPHI 147 8.1 Аномальные трехбозонные константы в нейтральном секторе. . . . 147 8.1.1 Введение... 147 8.1.2 Конечное состояние Zj... 149 8.1.3 Конечное состояние ZZ... 153 8.1.4 Конечное состояние Z'y* ... 159 8.1.5 Результаты и обсуждение... 160 8.2 Аномальные трехбозонные константы в заряженном секторе. . . . 163 8.2.1 Введение... 163 8.2.2 Конечное состояние jjlv... 164 8.2.3 Конечное состояние jjjj... 167 8.2.4 Конечные состояния jjX и IX... 169 8.2.5 Методы, используемые при анализе аномальных констант. . 172 8.2.6 Систематические ошибки... 174 8.2.7 Результаты и обсуждение... 175 9 Заключение 180 ЛИТЕРАТУРА 186 Введение Актуальность темы исследования ¦ 4» Квантовая хромодинамика (КХД) является на сегодняшний день общепри- знанной теорией сильных взаимодействий. Благодаря свойству асимптотической свободы [1, 2] теория может быть успешно применена на малых расстояниях. Соответствующие предсказания получили замечательные экспериментальные подтверждения, описывая широкий спектр процессов, происходящих с большими переданными импульсами. В низко-энергетической области, растущая константа связи и ассоциированный с этим конфайнмент кварков и глюонов, делают анализ динамики КХД в терминах фундаментальных полей теории (кварков и глюонов) весьма сложным. Y Более естественным подходом является описание низко-энергетической динами- ки и связанных состояний в терминах асимптотических состояний адронного спектра. Хотя богатство и разнообразие последнего делают и эту задачу трудновыполнимой во всей области масс известных адронных состояний. При достаточно низких энергиях, тем не менее, достигается значительное упрощение динамики сильных взаимодействий [3]. Ниже области первых широких резонансов (Е < Мр) адронный спектр содержит только октет псевдоскалярных мезонов (тг, К, т]), взаимодействия которых могут быть описаны, исходя из рассмотрения глобальных калибровочно-симметрийных свойств. Киральная пертурбативная теория (ChPT) и представляет собой систематический метод анализа низко-энергетической структуры Стандартной Модели в (V) терминах асимптотических адронных состояний и кварковых токов. Формули- ровка теории, основанная на формализме эффективных лагранжианов, была предложена в работе [4]. Киральная теория позволяет определить низкоэнергетическое поведение функций Грина, построенных из кварковых токов, таких как электромагнитные форм-факторы мезонов и амплитуды рассеяния мезон-мезон. Особое значение приобретают исследования распадов мезонов, поскольку измерения амплитуд мезон-мезонного рассеяния возможны только при t-канальных обменах, что приводит к малому сечению и, соответственно, к небольшой статистике. . Полулептонные распады каонов представляют собой замечательных инстру- мент, позволяющий исследовать предсказания киральной пертурбативной теории. Матричные элементы этих распадов могут быть вычислены при этом как коммутаторы токов, поскольку импульсы внешних частиц малы по сравнению с массой И^-бозона, что приводит к факторизации амплитуд на адропную и слабую * составляющие. Прямые предсказания киральной теории для адронного тока состоят в вычислениях векторных (для Kty- и 7^з-РаспаД°в) и скалярного (для .К^з-распада) формфакторов. В течении длительного времени (до 2000 года) вычисления в киральной теории базировались на лагранжиане порядка О(р4) [5], приводящем к линейной зависимости формфакторов распада от переданного импульса. В последние годы появились вычисления в порядке О(р6) киральной теории [6, 7], приводящие к существенной модификации наших представлений о поведении формфакторов распадов. Главным следствием вычислений в высоких порядках является предсказание ^* о нелинейности векторного и скалярного формфакторов. Если обратиться к экс- периментальной ситуации в изучении А^распадов (она подробно рассмотрена в разделе 3.3), то мы должны констатировать, что имеющиеся экспериментальные данные не только не позволяют установить или опровергнуть предсказания киральной теории в порядке О(р6), но и обнаруживают противоречия как с вычислениями в более низком порядке, так и между результатами отдельных экспериментов. С другой стороны следует отметить, что значения формфакторов должны подчиняться достаточно строгим соотношениям алгебры токов, таким как те-V оремы Сирлина [8], Адемолло-Гатто [9], Дашена-Вайнштейна [10] и Каллана- Треймана [11]. Таким образом, высокостатистическое исследование формфакторов в Ki$-распадах является на сегодняшний день совершенно актуальной задачей, поскольку должно, с одной стороны, установить корректность вычислений в высоких порядках киральной пертурбативной теории, а, с другой стороны, устранить существующие разногласия в результатах отдельных экспериментов. Обнаружение f-кварка на коллайдере FNAL [12, 13] открыло новые возможности для экспериментального поиска явлений за пределами Стандартной Модели. Поиск редких распадов ^-кварка является одним из направлений таких ( ' исследований. Среди редких распадов особый интерес представляют процессы с изменением аромата (FCNC-распады) [14]: t -> i{g,Z) + с{и). Данный распад, предлагавшийся для поиска на коллайдере FNAL, запрещен на древесном уровне Стандартной Модели благодаря механизму GIM [15]. Малый вклад в FCNC процессы возникает на однопетлевом уровне за счет СКМ-смешивания [16, 17, 18], однако величина соответствующих ширин распада остается далеко за пределами измерений: Вг(* -> (т, д, Z) + с(и)) < 10~10. (1.0.1) ^ . Тем не менее, многие расширенные версии Стандартной Модели предсказы- вают существенное увеличение соответствующих каналов [14, 19, 20, 21]. В суперсимметричных моделях [22] и моделях с несколькими дублетами Хиггса [23] предсказывается появление процессов с изменением аромата уже на древесном уровне. Некоторые специфические модели [24] приводят к измеримым значениям FCNC-процессов. Теоретическое рассмотрение процессов с изменением аромата базируется на модельных лагранжианах, связывающих кварковый ток с фотоном и Z-бозоном [19], что соответствует наличию двух вершиных функций и, следовательно, двум независимым константам связи. Однако, исследования, проведенные на установках CDF(FNAL) [25] и ZEUS(HERA) [26], позволяют установить лишь достаточно \|#4 слабые ограничения на константы связи модельного лагранжиана. В эксперименте на адронном коллайдере (CDF) серьезной проблемой является адронный КХД-фон, который, даже при высокой светимости, не позволяет надежно выделять сигнал. Эксперимент на ер-коллайдере (ZEUS) позволяет установить ограничение только на константу связи с фотоном, оставляя связь с Z-бозоном не фиксированной. В такой ситуации нетривиальным результатом явилось наблюдение, что данный процесс может быть исследован в непрямом канале, который доступен на энергиях LEP за счет распада s-канального фотона или Z-бозона на ароматово-, ,, несимметричную кварковую пару [27], с чувствительностью, превосходящей экс- перименты CDF и ZEUS. Таким образом, представляются весьма важными исследования процессов с изменением аромата на коллайдере LEP в фоновых условиях, значительно более лучших, чем на адронных и лептон-адронных коллайдерах с целью получения лучших ограничений на параметры модельного лагранжиана что, в свою очередь, может позволить существенно ограничить класс моделей, приводящих к FCNC-процессам. Стандартная Модель (СМ) электрослабых взаимодействий [28, 29, 30] представляет основной базис теории физики частиц. До сих пор не было обнаруже-(; но значимых отклонений от предсказаний СМ. Исследования с высокой стати- стикой на электрон-позитронных коллайдерах (PETRA-DESY, TRISTAN-KEK, SLC-SLAC и LEP-CERN) позволили измерить существенные параметры теории, такие как масса и ширина Z-бозона и угол Вайнберга в перенормировочной схеме на массовой поверхности [31, 32, 33] с высокой точностью: Mz = (91.1882 ±0.0022) ГэВ Tz = (2.4952 ± 0.0026) ГэВ sin2 9W = 0.22302 ± 0.00040 у Увеличение энергии коллайдера LEP выше порога рождения WW и ZZ пар калибровочных бозонов, открыло новый этап в исследовании предсказаний Стандартной Модели, связанный с изучением не только свойств W-бозона (масса и ширина), но и взаимодействий в секторе калибровочных бозонов. Речь идет об 1 изучении трехбозонных вершин WWj и WWZ, которые существуют на древес- ном уровне СМ и поиске вершин ZZZ, ZZ~f и Z-y-y, которые отсутствуют в СМ, но их наличие будет указывать на новую физику. Доступными для изучения оказываются и четырехбозонные вершины (WWZZ, WWZj и WW'yy). Стандартная модель, базируясь на калибровочной группе SU(2)l x U{V)y [28, 29, 30], реализована в, так называемом, "минимальном варианте", где соответствующие вершинные функции (в частности, трехбозонные вершины) представлены операторами минимальных размерностей (до dim = 4), возникающими при разложении кинетического члена лагранжиана Янга-Миллса в терминах полевых операторов. Однако, в современной технике операторного формализма легко установить, (** что симметрийные свойства Стандартной Модели не накладывают каких-либо ограничений на размерность операторов, входящих в лагранжиан взаимодействия. Единственное условие, которое должно выполняться, состоит в сохранении локальной SU(2)i x {/(1)у-инвариантности. Следовательно, можно добавить в стандартный лагранжиан дополнительные операторы более высоких размерностей, которые сохраняют калибровочную инвариантность. Любые такие операторы приведут к возникновению новых вершин в бозонном секторе, записанных в терминах полей Янга-Миллса W и В. Переход к физическим полям A, Z и W± приведет к вершинам в терминах физических У полей. При этом мы можем быть уверены, что амплитуды, полученные с помо- щью таких вершин, будут обладать правильным поведением в пределе s —> со и не нарушат перенормировочных свойств теории [34]. С другой стороны, любое расширение калибровочной группы немедленно приводит к появлению дополнительных членов в трехбозонных вершинах даже на уровне операторов низших размерностей. Таким образом, мы можем утверждать, что исследование структуры трехбозонных вершин и поиск аномальных (связанных с операторами высоких размерностей) членов в этих вершинах с одной стороны, позволяет установить структуру лагранжиана взаимодействия в калибровочном секторе Стандартной Модели, и, с другой стороны, является мощным инструментом для поиска проявлений ^ ' физических эффектов, возникающих в расширенных версиях СМ. При этом тех- ника операторного формализма редуцирует вершинные функции, возникающие в моделях с расширенной калибровочной группой к наборам базисных полевых операторов со все более увеличивающейся размерностью. Обнаружение отклонений в структуре трехбозонных вершин от минимальной версии Стандартной Модели, наблюдение вкладов вершин в нейтральном секторе, которые отсутствуют на древесном уровне минимальной СМ, будет являться определяющим указанием на физику за пределами СМ. С другой стороны, установление жестких ограничений на аномальные вклады будет сужать класс щ) расширенных моделей, определяя дальнейшие теоретические поиски в этом на- Основными задачами данной работы являются: 1. Разработка и создание систем реконструкции и Монте-Карло установки ИСТРА+. 2. Измерение формфакторов в распаде К~ —> е~Ретг° на статистике, существенно превышающей мировую и проверка предсказаний киральной пер-турбативной теории в порядке О(р6). 3. Измерение векторного и скалярного формфакторов в распаде К~ —> /i~PM7r° и проверка гипотезы е — fi универсальности. 4. Поиск взаимодействий, выходящих за рамки стандартной V-A теории в полулептонных распадах каонов. 5. Поиск одиночного рождения ^-кварка, индуцированного распадами калибровочных бозонов с изменением аромата, в эксперименте DELPHI на кол-лайдере LEP и получение ограничений на параметры модельного лагранжиана. 6. Поиск аномальных вкладов в трехбозонные вершины в заряженном и ней-* тральном секторах. Научная новизна В работе получены следующие новые результаты. Разработана и создана система реконструкции и Монте-Карло установки ИС-ТРА+, позволяющая с высокой эффективностью, скоростью и точностью проводить реконструкцию и анализ распадов каонов. На статистике во много раз превышающей мировую проведен анализ векторного и скалярного формфакторов в полулептонных распадах каонов. Параметры ' формфакторов определены с лучшей на сегодняшний день точностью. Проведе- на проверка е — ц универсальности в полулептонных распадах. Впервые обнаружена и измерена квадратичная нелинейность в векторном формфакторе, находящаяся в хорошем согласии с предсказаниями киральной пертурбативной теории в порядке О(р6). Получены ограничения на аномальные вклады в амплитуды полулептонных распадов каонов. В рамках моделей распадов калибровочных бозонов с изменением аромата проведены численные расчеты одиночного рождения t-кварка на энергиях кол- щ; лайдера LEP и показана перспективность исследования подобных процессов с целью обнаружения процессов с изменением аромата либо установления более сильных ограничений на параметры модельного лагранжиана. Проведен поиск одиночного рождения f-кварка в эксперименте DELPHI на коллайдере LEP и получены новые ограничения на параметры модельного ла-( ' гранжиана, значительно улучшающие результаты экспериментов ZEUS и CDF. Разработаны методы расчета многочастичных диаграмм с использованием техники спиральных амплитуд и создан пакет программ для анализа процессов с аномальными трехбозонными вершинами. Проведены экспериментальные исследования различных конечных состояний в сигнатурах, соответствующих процессам с аномальными трехбозонными константами в эксперименте DELPHI на коллайдере LEP. Получены ограничения на аномальные трехбозонные константы в заряженном и нейтральном секторах. Впервые получены ограничения на аномальные константы в нейтральном секторе в общем виде, без условия массовой поверхности для калибровочных бозонов в конечном состоянии. Научная и практическая ценность работы Полученные результаты измерения параметров векторного формфактора по-лулептонных распадов каонов и обнаружение статистически значимой квадратичной нелинейности подтверждают вычисления в высоких порядках киральной пертурбативной теории. Данный результат показывает важность учета высоких порядков теории и устраняет противоречия между имеющимися измерениями параметров формфакторов и вычислениями в порядке О(р4). Полученные ограни-V чения на аномальные тензорный и скалярный вклады в амплитуду распада поз- воляют существенно ограничить параметры некоторых расширений Стандартной Модели. Практическую ценность представляет созданная система реконструкции и Монте-Карло установки ИСТРА+. Данная система является прототипом для программ реконструкции строящейся установки ОКА(ИФВЭ), которая также ориентирована на изучение распадов каонов, и исследования на которой должны существенно углубить наше понимание киральной динамики и физики редких распадов. Проведенные исследования процессов с изменением аромата явились сильным стимулирующим фактором для всех коллабораций коллайдера LEP по по-'•' иску процесса одиночного рождения i-кварка. Проведенные экспериментальные исследования данного процесса значительно улучшают ограничения параметров модельного лагранжиана. Представляет практическую ценность и пакет программ для расчета много-фермионных процессов с учетом вкладов аномальных трехбозонных вершин. Данный пакет в течении последних лет является базисным инструментом для анализа соответствующих амплитуд и получения ограничений на аномальные трехбозонные вершины в эксперименте DELPHI. Разработанная техника может быть успешно применена для расчета процессов на проектируемых линейных ,щ) е+е~-коллайдерах и кварковых амплитуд на коллайдере LHC. Экспериментальное изучение процессов в сигнатурах, соответствующих вкладам трехбозонных вершин, позволило существенно улучшить ограничения на аномальные константы, что, на сегодняшний день, подтверждает правильность нашего понимания структуры калибровочного сектора Стандартной Модели. Положения, выносимые на защиту На защиту выносятся следующие положения: 1. Разработка и создание систем реконструкции и Монте-Карло установки ИСТРА+. 2. Исследование распада К~ —> е~Реп°, измерение параметров векторного формфактора и обнаружение квадратичной нелинейности. 3. Исследование распада К~ —> ц'пцК0, измерение параметров векторного и '* скалярного формфакторов и проверка е — ц универсальности. 4. Исследование аномальных вкладов в амплитуды полулептоных распадов каонов. 5. Исследование возможности измерения параметров модельного лагрангиана для процессов с изменением аромата в диапазоне энергий LEP. 6. Экспериментальные ограничения на параметры модельного лагранжиана для процессов с изменением аромата, полученные в лептонном и адронном '¦¦' каналах распада И^бозона на установке DELPHI коллайдера LEP. 7. Техника и программная реализация методов расчета спиральных амплитуд для много-фермионных конечных состояний с учетом вкладов аномальных трехбозонных вершин. 8. Экспериментальные исследования конечных состояний в сигнатурах, соответствующих рождению нейтральных калибровочных бозонов и получение ограничений на параметры аномальных трехбозонных вершин. 9. Экспериментальные исследования конечных состояний в сигнатурах, соответствующих рождению заряженных калибровочных бозонов и одиночному рождению И^-бозона и получение ограничений на параметры аномальных трехбозонных вершин. Апробация работы и публикации Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались на многих Международных конференциях, совещаниях и семинарах. В том числе на: Рочестерских конференциях в 2002 (Амстердам, Голландия), 2000 (Осака, {ф Япония) и 1998 (Ванкувер, Канада) годах; Еврофизических конференциях в 2003 (Аахен, Германия), 2001 (Будапешт, Венгрия) и 1999 (Тампере, Финляндия) годах; конференции "Beyond the Desert" (Оулу, Финляндия) в 2002 году, 11-ой Ломоносовской конференции (МГУ, Москва, Россия) в 2003 году, Лептон-фотонной конференции (Рим, Италия) в 2001 году, сессиях отделения ядерной физики Российской Академии Наук. Основные результаты диссертации опубликование в работах [80, 81, 82, 83, 84, 27, 114, 115, 116, 154, 145, 156, 157, 158, 169, 170, 172, 173, 174]. Структура и объем работы Диссертация состоит из Введения (Глава 1), 7 Глав и Заключения (Глава 9). Объем диссертации составляет 199 страниц, включая 89 рисунков и 25 таблиц. Список литературы включает в себя 197 наименования. В Главе 2 дан обзор современного состояния расчетов в рамках киральной '* пертурбативной теории. Последовательно рассмотрены основные положения ки- ральной теории и эффективные лагранжианы в низшем и next-to-leadirig порядках. Обсуждются следствия киральной модели для мезонных формфакторов в низшем порядке. Подробно рассмотрена низкоэнергетическая феноменология киральной теории в порядке О(р4), имеющая прямую связь с параметрами векторного и скалярного формфакторов К^-распадов. Рассмотрены предельные теоремы, следующие из методов алгебры токов, связывающие параметры формфакторов К^-распадов. У В заключении данной Главы рассматриваются новейшие вычисления в рам- ках киральной теории в порядке О(р6), которые приводят к существенной модификации предсказаний о поведении формфакторов в физической области Ki3-распадов. В Главе 3 обсуждается феноменология распадов К~ —>¦ е~пеп° и К~ —>• (г'п^п0. Рассмотрена кинематика распадов и общий вид матричного элемента с учетом аномальных тензорных и скалярных вкладов. Обсуждаются кинематические области на Далитц-плоте, существенные для изучения аномальных вкладов. Подробно рассматриваются радиационные поправки в ^3~распадах. Обсуждается их вариация в физической области Далитц-плота и показывается важность учета радиационных поправок как для исследования параметров стандарт-' ных формфакторов -К/3~Распадов, так и для получения ограничений на аномаль- ные вклады (особенно аномального тензорного вклада). Последний раздел данной главы посвящен обзору современной экспериментальной ситуации в изучении Кез и К^ как при распадах заряженных, так и нейтральных каонов. Отмечается систематическое отклонение параметра наклона векторного формфактора А+ от предсказаний вычислений киральной теории в порядке О(р4). Данный факт может свидетельствовать о наличии существенных вкладов амплитуд высоких порядков, однако, отмечается, что статистическая обеспеченность цитируемых экспериментов недостаточна для обнаружения #> и измерения подобных вкладов. Указывается также на серьезные противоречия среди результатов различных экспериментов в измерениях наклона скалярного формфактора в распаде К^3- Отмечается и определенные противоречия в измерениях аномальных тензорных и скалярных вкладов. В Главе 4 описаны системы реконструкции и Монте-Карло установки ИС-^ ' ТРА+. Приводится общее описание установки с параметрами отдельных детек- торов. Подробно описаны методы калибровки, геометрической привязки и реконструкции треков в установке ИСТРА+. Обсуждается качество данных и эффективность алгоритмов реконструкции. Приводятся оценки точности реконструкции вершины распада и восстановления величины импульса вторичного трека. Подробно рассматривается реконструкция ливней в электромагнитном калориметре с использованием метода интерполируемых образов. Обсуждаются энергетические и пространственные точности, достигаемые в этом методе, показывается, что удается компенсировать нелинейность отклика калориметра, возникающую из-за продольных утечек энергии при развитии ливня и получить хорошие энергетические и пространственные разрешения даже для калориметра с огра-* ничейной длиной и большим размером ячейки. В заключении данной главы приводится описание Монте-Карло установки ИСТРА+. В Главе 5 рассматриваются исследования Ki3-pacnajjflB на установке ИСТРА+. Приведено описание методов идентификации электронов и мюонов, существенных для выделения Ке3- и /^"Распадов. Подробно рассмотрена техника анализа данных на Далитц-плоте, основанная на методе весовых функций. Данный метод позволяет корректно учитывать радиационные поправки, эффективность реконструкции и нечувствителен к вариации бинирования Далитц-плота, что су-^ щественно упрощает процедуру анализа и уменьшает систематические ошибки. Далее рассматриваются процедуры отбора событий в каналах распада К~ —> е~Реп° и К~ —> fi~i>^Tt°. Проводится сравнение реальных данных с результатами Монте-Карло и оценивается уровень фона. В следующем разделе описаны результаты фитов Далитц-распределений и полученные значения векторного и скалярного формфакторов и аномальных вкладов. Последний раздел данной главы посвящен исследованию систематических ошибок и формулировке результатов исследования ^з~распадов на установке ИСТРА+. В Главе 6 рассматриваются процессы с изменением аромата. Подробно обсу-' ' ждаются теоретические посылки, показывающие перспективность данных иссле- дований в диапазоне энергий LEP. Приводятся оценки сечений и дифференциальные распределения, характеризующие кинематику конечного состояния. Следующий раздел посвящен краткому описанию установки DELPHI, отдельных ее компонент и аспектов процедур реконструкции, существенных как для поиска процессов с изменением аромата, так и для анализа аномальных трехбо-зонных вершин. Подробно описаны методы поиска процессов с изменением аромата в чисто адронном и полу-лептонном конечных состояниях. Обсуждаются различные на- Ф блюдаемые величины и их согласие с Монте-Карло стандартных процессов, и метод дискриминационного анализа, используемый для извлечения ограничений на параметры модельного лагранжиана. Заключает данную главу обсуждение систематических ошибок и формулировка результатов. В Главе 7 рассматриваются теоретические аспекты взаимодействий в калибровочном секторе Стандартной Модели. Рассматривается техника линейной реализации SU(2) х U(l) симметрии и обсуждаются методы введения аномальных трехбозонных констант, не нарушающие локальную калибровочную инвариантность и перенормируемость теории. Подробно рассматривается спиральная техника вычислений много-фермион-ных амплитуд и технические аспекты реализации этих методов в практических вычислениях. В последнем разделе данной Главы рассматриваются основные топологии процессов с аномальными константами и обсуждается чувствительность и перспективность различных процессов с точки зрения получения ограничений на аномальные константы. В Главе 8 приведено описание экспериментальных исследований аномальных трехбозонных констант в эксперименте DELPHI. В первом разделе данной Главы подробно рассматриваются конечные состояния с нейтральными калибровочными бозонами. Обсуждаются методы отбора и анализа данныхм переменные используемые при анализе и приводятся полученные ограничения. Второй раздел посвящен анализу конечных состояний, ассоциированных с парным и одиночным рождением ТУ-бозонов. Как и для случая нейтрального сектора, подробно рассматриваются процедуры отбора, сравнение с предсказа- ниями Стандартной Модели и полученные результаты. В Заключении (Глава 9) сформулированы основные результаты и выводы данной работы. 2.1 Введение Квантовая хромо-динамика (КХД) является на сегодняшний день общепризнанной теорией сильных взаимодействий. Благодаря свойству асимптотической свободы, теория может быть успешно применена на малых расстояниях. Соответствующие предсказания получили замечательные подтверждения, описывая широкий спектр процессов, происходящих с большими переданными импульсами. В низко-энергетической области, растущая константа связи и ассоциированный с этим конфайнмент кварков и глюонов, делают анализ динамики КХД в Т' терминах фундаментальных полей теории (кварков и глюонов) весьма сложным. Более естественным подходом является описание низко-энергетической динамики и связанных состояний в терминах асимптотических состояний адронного спектра. Хотя, богатство и разнообразие последнего делают и эту задачу трудновыполнимой во всей области масс известных адронных состояний. При достаточно низких энергиях, тем не менее, достигается значительное упрощение динамики сильных взаимодействий [3]. Ниже области первых широких резонансов (Е < Мр) адронный спектр содержит только октет псевдоскалярных мезонов (тг, К, rj), взаимодействия которых могут быть описаны, исходя из рассмотрения глобальных калибровочно-симметрийных свойств. Киральная пертурбативная теория (ChPT) и представляет собой система-' тический метод анализа низко-энергетической структуры Стандартной Модели в терминах асимптотических адронных состояний и кварковых токов. Формулировка теории, основанная на формализме эффективных лагранжианов была предложена в работе [4]. Теория позволяет определить низко-энергетическое поведение функций Грина, построенных из кварковых токов, таких, как электромагнитные формфакто-ры мезонов и амплитуды рассеяния мезон-мезон. Матричные элементы для по-лулептонных распадов мезонов могут быть при этом вычислены как коммутаторы токов, поскольку импульсы внешних частиц малы, по сравнению с массой ТУ-бозона и соответствующие амплитуды слабых взаимодействий могут быть эффективно описаны как произведения токов. В данной главе мы остановимся на основных положениях киральной пертур- '* бативной теории, включая последние вычисления в порядке О(р6), существенные для наших исследований формфакторов /^3~РаспаД°в> и низкоэнергетические теоремы, устанавливающие общие свойства и зависимости среди формфакторов. 2.2 Киральные лагранжианы 2.2.1 Киральная симметрия Для безмассовых кварков, лагранжиан КХД имеет вид: * ?°QCD = -\G%G? + iQL-r'DtfL + iqR-fDtfR. (2.2.1) Мы будем ограничиваться только тремя кварками (и, d, и s) и вектор q, входящий в лагранжиан (2.2.1), предствляет собой столбец из трех кварковых полей. Лагранжиан (2.2.1) является инвариантным относительно глобальных преобразований из группы SU(3)L х SU(3)r xU(1)vxU(1)a (2.2.2) киральная группа G Группа U(l)v реализована как барионное число в ChPT, а группа U(1)a нарушается квантовыми эффектами (?/(1)-аномалия [35]). При преобразованиях из киральной группы кварковые состояния преобразуются как 9l,r g SU(3)l>r. (2.2.3) Ассоциированные с группой G токи ^ = L,R; a = l,...,8) (2.2.4) могут быть использованы для построения зарядов Q^ = f й3х^(х), которые удовлетворяют известным коммутационным соотношениям: [Qax,QbY] = i5XYfabcQcx, (2.2.5) и служат основой для построения методов алгебры токов [36, 37]. Эта киральная симметрия, приблизительно выполняющаяся в секторе легких кварков, тем не менее не наблюдается в адронном спектре. Хотя адроны могут быть хорошо классифицированы в терминах 5?/(3)-мультиплетов, вырожденные мультиплеты с противоположной четностью не существуют. Более того, октет псевдоскалярных мезонов оказывается значительно легче, чем остальные адрон-ные состояния. Для объяснения этих экспериментальных фактов, необходимо потребовать, чтобы вакуумные состояния не были симметричными относительно группы G. Тогда глобальная SU(3)l x SU(3)r симметрия спонтанно нарушается до SU(3)l+r и, в соответствии с теоремой Голдсоуна [38], возникает октет псевдоскалярных безмассовых бозонов. Эти состояния удобно отождествить с октетом легчайших адронных состояний (7г±>0, т], К±, К0, К0), массы которых генерятся матрицей кварковых масс, которая явно нарушает глобальную симметрию лагранжиана (2.2.1). Простейшим выбором соответствующих псевдоскалярных операторов является Оа = а<7> которые удовлетворяют свойству: где QA = QR — Q1 - генераторы нарушенной киральной группы. Значение квар- кового конденсата (0\|гш\|0) = (O\|dd\|O) = (0\|ss\|0) ф 0 (2.2.7) определяет естественную шкалу спонтанного нарушения киральной симметрии. 2.2.2 Эффективный лагранжиан в низшем порядке Голдстоуновская природа легчайших псевдоскалярных мезонов налагает весьма существенные ограничения на их взаимодействия, которые наиболее естественно могут быть исследованы в терминах эффективных лагранжианов. Поскольку октет мезонов хорошо отделен по энергии от остальных адронных состояний, можно построить эффективную теорию поля, содержащую только Голдстоунов-скую моду. Спонтанное нарушение киральной симметрии переводит киральную группу в группу SU(3): G = SU(3)L x SU(3)R -> Я = SU{3)V. (2.2.8) Обозначим через фа(а = 1,...,8) координаты Голдстоуновских полей в пространстве G/H и выберем матричные представления и^ф), иц(ф), параметризующие пространство G/H в терминах полей ф. Тогда можно построить матрицу и(ф), обладающую свойствами: 1(ф) (2.2.9) Унитарная 3x3 матрица 17(ф) может быть представлена в виде: и(ф) = ехр \|г\/2Ф/^} , (2.2.10)

Список литературы

Цена, в рублях: (при оплате в другой валюте, пересчет по курсу центрального банка на день оплаты)	1425

Скачать бесплатно	23284.doc

Найти готовую работу

ЗАКАЗАТЬ

Обратная связь:

Связаться

Вход для партнеров

Регистрация

Восстановить доступ

Материал для курсовых и дипломных работ

15.04.24 Задачи, условия и этапы организации экспериментальной работы

15.04.24 Критерии качества преподавания

15.04.24 Категория нормы в обучающей деятельности

Архив материала для курсовых и дипломных работ

Ссылки:

Счетчики:

© 2006-2022. Все права защищены.
Выполнение уникальных качественных работ - от эссе и реферата до диссертации. Заказ готовых, сдававшихся ранее работ.