Nghiên cứu Baryon ᴧͦ sinh ra trong va chạm p-p tại năng lượng 10TeV

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đàm Thị Linh NGHIÊN CỨU BARYON 0 SINH RA TRONG VA CHẠM p – p TẠI NĂNG LƢỢNG 10TeV LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Đàm Thị Linh NGHIÊN CỨU BARYON 0 SINH RA TRONG VA CHẠM p – p TẠI NĂNG LƢỢNG 10TeV Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 60440106 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN MẬU CHUNG Hà Nội – Năm 2014 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành khóa luận, trước tiên tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Mậu Chung, người giúp đỡ tận tình để tơi hồn thành tốt khóa luận Sau tơi xin gửi lời cảm ơn tới thầy, cô môn vật lý hạt nhân, thầy cô khoa vật lý tạo điều kiện giúp đỡ trình thực khóa luận Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người bên động viên giúp đỡ Đàm Thị Linh MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… Chương - BARYON LẠ ΛS0 1.1 Mơ hình chuẩn 1.1.1 Lepton 1.1.2 Quark 1.1.3 Tương tác .4 1.2 Hadron 1.2.1 Meson 1.2.2 Baryon 1.3 Quark lạ 1.3.1 Meson lạ (K0S) .7 1.3.2 Barion lạ ( ɅS) Chương - THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM .11 2.1 Máy gia tốc LHC 11 2.1.1 12 Luminosity 2.1.2 Năng lượng hệ khối tâm 13 2.2 Thí nghiệm LHCb 13 2.2.1 Mục đích thí nghiệm 13 2.2.2 Detector .14 2.2.3 Phần mềm phân tích 18 2.3 Khái niệm track 20 Chương 3- KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 22 3.1 Phương pháp xây dựng 0S 22 3.2 Kết 26 3.2.1 Điều kiện cắt 26 3.2.2 Histogram nhận xét 27 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Các kênh fermion bản…………………………………… …………3 Bảng 1.2 Các loại tương tác boson truyền tương tác………… … ………5 Bảng 3.1 Các kênh phân rã 0S ……………………………… …………… 22 Bảng 3.2 Bảng điều kiện cắt  ……………………………… …………….27 Bảng 3.3 Bảng số liệu hạt 0S ………………………………… ……………33 Bảng 3.4 Bảng số liệu hạt 0S ………………………………… ……………34 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giản đồ meson ……………………………… ………………… Hình 1.2 Giản đồ baryon ……………………………………… ………… Hình 1.3 Kênh phân rã KS0 ………………………………………….8 Hình 1.4 Thí nghiệm phát K0 Lambda ………………………………9 Hình 2.1 Máy gia tốc LHC……………………………………………………11 Hình 2.2 Lưỡng cực siêu dẫn LHC……………………………………………13 Hình 2.3 Detector LHCb………………………………………………………14 Hình 2.4 Cấu tạo VeLo……………………………………………………14 Hình 2.5 Cấu tạo TT, IT O………………………………………… 16 Hình 2.6 Cấu tạo RICH1 RICH2………………………………………17 Hình 2.7 Cấu tạo buồng Muon…………………………………… …….18 Hình 2.8 Sơ đồ cấu trúc phần mềm LHCb……………………………… 19 Hình 2.9 Các loại vết khác nhau: long, upstream, downstream,VELO T….21 Hình 3.1 Kênh phân rã  0S …………………………………………23 Hình 3.2 Hàm phân bố m0 S ………………………………………………… 24 Hinh 3.3 Khối lượng m sau cắt PT …………………………………….25 S Hình 3.4 Khối lượng M  sau cắt PID…………………………………….26 Hình 3.5 Khối lượng M  …………………………………………………….27 Hình 3.6 Khối lượng M  sau fit………………………………………….28 Hình 3.7 PT  0S ………………………………………………………… 29 Hình 3.8 Rapidity  0S …………………………………………………….30 Hình 3.9 IP  0S ………………………………………………………… 31 Hình 3.10 Cosin  0S ……………………………………………………….31 Hình 3.11 Cosin  0S ……………………………………………………… 32 0 S S MỞ ĐẦU Λ0S( uds) baryon lạ không mang điện, thời gian sống ngắn τ = 2.6 10-10 s nên chúng khơng để lại tín hiệu detector Hạt Λ 0S phát lần vào năm 1947 nghiên cứu tia vũ trụ Đã có nhiều thí nghiệm khác nghiên cứu hạt Λ Fermilab, SLAC, JLAB, Brookhaven National Laboratory, KEV,… tất thí nghiệm cho kết vùng rapidity trung tâm -2 < y < Thí nghiệm LHCb detector hạt nghiên cứu hạt có PT thấp rapidity cao 1.9 < y 250MeV/c để chọn  sinh 24 từ đỉnh sơ cấp , loại phần  sinh từ đỉnh thứ cấp Ta thấy nhiễu loạn giảm đáng kể ( xem hình 3.3) 30000 h_mass Entries 210758 25000 Mean 1117 RMS 7.774 20000 15000 10000 5000 1090 1100 1110 1120 1130 1140 m Hình 3.3: Khối lượng m sau cắt PT Tuy nhiên tiêu chuẩn PT loại phần phông Nếu cắt chặt tiêu chuẩn phơng giảm mạnh tín hiệu bị Do phương pháp LHCb chưa tách được triệt để  , p K Tiêu chuẩn DLL (p(  ) – K ) tìm để giải vấn đề Sau áp dụng cắt DLL(p – K) > , DLL (  - K ) > ta thu hình 3.4 25 h_mass Entries 196484 30000 Mean 1116 RMS 5.549 25000 20000 15000 10000 5000 1090 1110 1100 1120 1130 1140 m Hình 3.4: Khối lượng M  sau cắt PID 3.2 Kết 3.2.1 Điều kiện cắt Các điều kiện cắt hạt  liệt kê bảng sau Trong LL kí hiệu  dựng lại từ pion proton có quỹ đạo dài, DD pion proton () , DLL,… có quỹ đạo ngắn ( xem mục 2.3) Tổ hợp cắt  IP ( p  ,  , ) , vtx dựng lại hạt  Cos po int ing uuur uuuuuuur  cos( P ,r( PV  EV ) )  0.999999 chọn hạt  sinh đỉnh sơ cấp 26 tiêu chuẩn để 3.2: Bảng điều kiện cắt    p   LL DD  2track / nDoF of ( p  ,  ) 4 Pp >2 GeV >2 GeV >2 GeV >2 GeV >0 >0 < 25 >0 >0 < 25 PT of  cos  po int ing >250 MeV/c >0.999999 >250 MeV/c >0.999999  IP2 wrt PV of (  )