K稀有B衰變高能物理研究所課件

1、稀有K、B介子衰變的實(shí)驗(yàn)研究 (E949,LHCb)王喆2006，10，27桂林會(huì)議清華大學(xué)高能物理研究中心8/4/20221第1頁(yè)，共20頁(yè)。研究的動(dòng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)模型到目前為止取得了很大的成功但是還不能成為終極的理論, 因?yàn)槟Ｐ秃刑嗟淖杂蓞⒘?輕子與夸克的質(zhì)量, 混合角)模型被認(rèn)為是一個(gè)更普遍的理論在低能區(qū)的一個(gè)有效應(yīng)用如何發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理?新物理會(huì)引入新粒子, 新動(dòng)力學(xué), 新對(duì)稱性 產(chǎn)生可以觀測(cè)的新實(shí)粒子產(chǎn)生理論上在圈圖中出現(xiàn)但不能觀測(cè)的新虛粒子. 它們的存在會(huì)導(dǎo)致純標(biāo)準(zhǔn)模型在味物理和CP破壞的預(yù)言與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值純?cè)谄x8/4/20222第2頁(yè)，共20頁(yè)。稀有衰變可以發(fā)現(xiàn)新物理在標(biāo)準(zhǔn)模

2、型中, 過(guò)程被極大的壓低, 但新物理的出現(xiàn)可能產(chǎn)生顯著的改變 稀有K衰變: K 稀有B衰變：bs，b sl+l-, Bs,d +-未來(lái)幾年內(nèi), 在稀有衰變中尋找新物理只能依賴于LHC上的物理實(shí)驗(yàn) 8/4/20223第3頁(yè)，共20頁(yè)。稀有K介子衰變Kp+nn1. 味道改變中性流FCNC2. 標(biāo)準(zhǔn)模型中的圈圖可導(dǎo)致此過(guò)程3. 標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言的不確定性很小uusdK+W+u c tZusdK+W+u c tu+ .8/4/20224第4頁(yè)，共20頁(yè)。稀有B介子衰變BSm+m-1. 同樣為味道改變中性流FCNC2. 同樣為標(biāo)準(zhǔn)模型中的圈圖過(guò)程3. 標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言的不確定性很小8/4/20225第5頁(yè)，

3、共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康模合∮蠯衰變，測(cè)量Vtd ，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型2. 稀有B衰變，測(cè)量Vts ，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型3. 尋找新物理（如：最小超對(duì)稱模型） 新的粒子 新的CP破壞機(jī)制4. 實(shí)驗(yàn)上采用盲分析方法， 給出無(wú)偏估計(jì)8/4/20226第6頁(yè)，共20頁(yè)。E949上的稀有K衰變研究由Brookhaven實(shí)驗(yàn)室AGS加速器 提供K+束流2. E787E9493. 采集了1.771012 K+事例4. 靈敏度超過(guò)10-108/4/20227第7頁(yè)，共20頁(yè)。目前的Kp+nn實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果主要為來(lái)自E787和E949的pnn1區(qū)域的研究結(jié)果：BR實(shí)驗(yàn)(1.47+1.60 ) 10-100.93中心值與理論的偏差

4、是統(tǒng)計(jì)漲落造成的還是由新物理造成的需要實(shí)驗(yàn)的進(jìn)一步研究。研究pnn2區(qū)域8/4/20228第8頁(yè)，共20頁(yè)。Kp+nn (pnn2)的主要本底:pnn2區(qū)域K2本底K+p+p0; BR=21%2. 束流本底3. K2: K+p+p0g4. Ke4: K+p+p-e+ne5. CEX K+核相互作用6. K2: K+m+nm8/4/20229第9頁(yè)，共20頁(yè)。實(shí)驗(yàn)分析方法(減少人為原因):二分法： 先用1/3樣本來(lái)確定選擇條件， 最后用2/3樣本來(lái)作本底測(cè)量2. 盲分析方法： 利用數(shù)據(jù)先確定本底事例數(shù) 最后才打開(kāi)信號(hào)區(qū)8/4/202210第10頁(yè)，共20頁(yè)。盲分析方法: 確定兩組不相關(guān)的判選條件

5、：2. 利用信號(hào)區(qū)外的信息估計(jì)信號(hào)區(qū)內(nèi)本底的大小在E949上的不相關(guān)選擇條件光子判別條件/粒子鑒別運(yùn)動(dòng)學(xué)條件K粒子束流判別條件8/4/202211第11頁(yè)，共20頁(yè)。光子鑒別與運(yùn)動(dòng)學(xué)選擇條件從粒子動(dòng)量上看，光子鑒別與運(yùn)動(dòng)學(xué)選擇條件無(wú)關(guān)。8/4/202212第12頁(yè)，共20頁(yè)。目前實(shí)驗(yàn)分析的進(jìn)展K2本底K+p+p0; BR=21%2. 束流本底3. K2: K+p+p0g4. Ke4: K+p+p-e+ne5. CEX K+核相互作用6. K2: K+m+nm本底小于0.1個(gè)事例目標(biāo)是確定事例選擇條件，使總本底小于0.5個(gè)事例預(yù)計(jì)明年初完成所有本低分析工作8/4/202213第13頁(yè)，共20頁(yè)。

6、LHCb上的稀有B介子衰變計(jì)劃: 2000年清華大學(xué)高能物理研究中心 正式成為L(zhǎng)HCb合作組的正式成員之一2. 正在參與部分探測(cè)器與電子學(xué)設(shè)備的 研究建造3. 稀有B介子衰變BSm+m-被列為 我們的物理研究目標(biāo)之一8/4/202214第14頁(yè)，共20頁(yè)。位于CERN的LHCb探測(cè)器:束流方向束流方向N(Bs+)=700事例/年 N(Bd+)=20事例/年8/4/202215第15頁(yè)，共20頁(yè)。LHCb探測(cè)器利于進(jìn)行此研究:1. 亮度被控制在2 1032cm-2s-12. Impact parameter精度: 14mm+35mm/PT(GeV)3. 動(dòng)量分辨(dp/p): (0.35-0.5

7、5)%4. 質(zhì)量分辨: 13MeV (m+m-模式)5. m粒子鑒別(1-150 GeV): e(m) 95%, e(pm) 3%8/4/202216第16頁(yè)，共20頁(yè)。BSm+m-的模擬研究結(jié)果:1. 按照標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的分支比： 700事例/年2. 觸發(fā)效率約為703. 考慮幾何接收度、觸發(fā)效率 和離線選擇條件： 10事例/年8/4/202217第17頁(yè)，共20頁(yè)。BSm+m-的主要本底:1. 單m事例的勿組合本底 末態(tài)只有一根m徑跡， 一根p徑跡被誤判為m2. 末態(tài)含有兩個(gè)m的B介子衰變事例 例如：3. 其他.如何減少連續(xù)本底對(duì)信號(hào)的影響是目前的研究重點(diǎn)8/4/202218第18頁(yè)，共20頁(yè)。對(duì)于稀有Bs信號(hào)的盲分析:將吸取E949稀有K介子衰變的成功經(jīng)驗(yàn)！期待無(wú)偏的信號(hào)和本底事例估計(jì)！8/4/202219第19頁(yè)，共20頁(yè)?？偨Y(jié)與展望研究稀有K與B衰變是尋找超出標(biāo)準(zhǔn)模型以外新物理的一條很好的