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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年10月29日 CMS RPC
2、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 2006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
3、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CERNGIF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CERN40楼展示 正在GIF作束流测试 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 2003年在CERNGIF的束流测试 测试第一个韩国生产的淋油气体室更多国产
4、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clustersize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
5、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
6、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 2t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带电轻子对伴随大横动量丢失的现象研究 寻找invisibleHiggs 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
7、量级的差别 PromptcharmoniumproductionBottomoniumproduction blackdot CDFexperimentdashedline color singletsolidline NRQCDfit J Y PRL 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 ColorSingletModel 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
8、勇 北京大学 桂林 2006年10月29日 LongDistanceMatrixElement LDME Howlikelythequarkpairwillbindtothequarkonia ShortDistanceCoefficient Creationofquark antiquarkpair Thisstepisindependentoffinalproduct Cancomputedpertubatively 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 ColorOctet
9、Mechanism CSM CDF结果的NRQCD解释 用非相对论描述运动慢的重夸克 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 transverselypolarizeda 1 longitudinallypolarized PRL 85 2000 2886 CDFRUN1results PRL 87 2001 022002kTfacterizationapproach 物理动机 续2 问题 NRQCD仍不能正确描述重
10、味夸克素的极化 CDFRUN2results 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 高能量给出大产生截面 Pt也可达到更高能
11、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 4for 100kMCevents J Y 0 6forJ Y CTEQ5LPDF LDMEfromhep ph 0106120 J Y PRD 63 094006 重味夸克素的模拟 采用PYTHIA6 3 24inCMKIN 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
12、理分析进展 班勇 北京大学 桂林 2006年10月29日 1MMC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 2 4 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 1MMC事例 2 4 重味夸克素的模拟 续2 CMS探测的 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 GeV c 50GeV c CMS
13、 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 fullytrans polarization fullylongi polarization 极化参数的抽取 a 1 a 1 CMSefficiency 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 NormalizetotheMCtemplates Weightedefficiency 极化参数的抽取 续1 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
14、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 efficiencyvs Ptefficiencyvs 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MinimalBiased本底 模拟在LHC运行初期 亮度较低时的环境 Massresolutionvs Ptmassresolutionvs 事例产生 用CMKIN4 3 1 Pythia6 2 27 定义J 只衰变到 在每个pt与 区间
15、产生2000个单J 事例 pt区间10 30 50 70 90GeV c 区间0 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5事例模拟 用OSCAR3 7 0 事例重建 用ORCA8 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 B0s J 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 1115GeV
16、 Sigma 33 659MeV 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CMSAnalysisNote No 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
