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Belle探测器上B→J/Ψ+baryon+anti-baryon和B→J/Ψη\'K衰变的寻找

作　者: 谢奇林
导　师: 王顺金
学　校: 四川大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: B介子事例选择事例重建拟合信号分支比粲素重子衰变
分类号: O571.3
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文利用位于日本国家高能加速器研究机构（KEK）不对称能量正负电子对撞机（KEKB）上的Belle探测器在γ（4S）共振态获取的数据，进行了如下B介子衰变道的寻找：（1）寻找B→J/ψ+X衰变中J／ψ低动量区的反常超出的来源，寻找重子反重子奇异态和寻找更多的B介子到重子的衰变模式。我们使用Belle实验组获取的253 fb^-1数据，共计275×106 B（?）事例，对B→J/ψ+baryon+anti-baryon衰变进行了寻找（包括B^-→J/ψ∧（?），B^-→J/ψ∑⁰（?）和B⁰→J/ψp（?）衰变道）。对于衰变道B^-→J/ψ∧（?）和B⁰→J/ψp（?），我们进行B介子的完全重建，即衰变产生的所有末态粒子都将用来进行B介子事例重建，这也是大多数分析所使用的方法。这里，我们使用衰变链J/ψ→l⁺l^-（e，μ）以及A→pπ^-。然而对于衰变道B～-→J/ψ∑⁰（?），其中∑⁰→∧γ，我们只进行部分重建，就是说只用衰变产生的J/ψ，∧和（?）进行重建，而不使用γ光子。这是因为，衰变产生的光子动量很低，低动量光子的重建效率很低，部分重建得到的结果更好。这样，我们对完全重建的B→J/ψ∧（?）衰变和部分重建的B^-→J/ψ∑⁰（?）衰变使用同样的甄选条件。这三个衰变道的衰变产物的质量都很大，接近B介子的质量，使得产生的粒子动量很低，重建效率比较低。我们使用大量信号Monte Calor（MC）样本来研究衰变信号的效率，信号区以及确定事例甄选条件。本底分析使用inclusive J/ψ（B→Jψ+X）MC模拟数据和真实数据的sideband区域（信号区之外），inclusive J/ψMC模拟数据的数据量为真实数据的100倍。首先，我们进行末态粒子的挑选和重建，即重建出J/ψ和∧粒子，从带电径迹中挑选出（?），再由这些末态粒子重建出B介子。运动学变量M_bc和△M_B用来从本底中分离出信号B。M_bc是束流能量约束下的B介子质量，定义为M_bc≡(E_beam²-（?）_B²)^1/2 、其中（?）_B²是在CMS中重建出的B介子的动量。△M_B≡M_B—（?）_B，M_B是重建出的B介子的质量，（?）_B是PDG中B^±介子的质量。[这里没有使用常用的运动学变量M_bc和△E，△E定义为在质心系（CMS）中重建出的B介子能量（E_B）和束流能量(E_beam)之差，即△E≡E_B-E_beam。因为衰变

全文目录

摘要  4-7
ABSTRACT(英文摘要)  7-23
第一章引言  23-31
  1.1 引言  23
  1.2 标准模型  23-26
  1.3 寻找B→J/ψ baryon anti-baryon衰变的意义  26-29
    1.3.1 寻找奇异态  26
    1.3.2 B→J/ψ+X衰变动量谱低能区反常超出  26-28
    1.3.3 新的重子衰变模式  28-29
  1.4 寻找B→J/ψη′K衰变的意义  29-31
第二章 KEKB正负电子对撞机和Belle探测器[29,30,31,32]  31-45
  2.1 KEKB正负电子对撞机  31-32
  2.2Belle探测器  32-45
    2.2.1 顶点探测器(SVD)  34-36
    2.2.2 中心漂移室(CDC)  36-37
    2.2.3 切伦科夫计数器(ACC)  37-38
    2.2.4 飞行时间计数器(TOF)  38-40
    2.2.5 电磁量能器(ECL)  40-42
    2.2.6 K_L/μ探测器(KLM)  42-43
    2.2.7 端部前置量能器(EFC)  43-45
第三章基本物理分析工具  45-55
  3.1 粒子鉴别(PID)  45-51
    3.1.1 似然函数  45-48
    3.1.2 电子的鉴别  48-50
    3.1.3 μ子的鉴别  50-51
  3.2 运动学拟合[31]  51-55
第四章 B→J/ψ+baryon+anti-baryon的寻找  55-97
  4.1 数据样本(Data Sample)  55-56
  4.2 M_(bc)、△E和和△M_B  56-59
  4.3 事例选择和重建(Event Selection and Reconstruction)  59-67
    4.3.1 SVD1和SVD2数据的比较  59
    4.3.2 连续本底的压制(Continuum Background Suppress)  59-60
    4.3.3 J/ψ重建  60-61
    4.3.4 ∧重建  61-62
    4.3.5 质子和反质子的挑选  62-67
  4.4 B介子重建(B Meson Reconstruction)  67-75
    4.4.1 B~-→J/ψ∧(?)和部分重建B~-→J/ψ∑~0(?)  67-68
    4.4.2 B~0→J/ψp(?)  68-74
    4.4.3 本底检查  74-75
  4.5 信号解出(Signal Yield Extraction)  75-90
    4.5.1 扩充的(extended)最大似然函数拟合方法  75-76
    4.5.2 B~-→J/ψ∧(?)和部分重建B~-→J/ψ∑~0(?)的PDFs  76-77
    4.5.3 B~0→J／ψp(?)PDFs  77-79
    4.5.4 校准样本研究(Control Sample Study)  79-81
    4.5.5 253fb~(-1)真实数据拟合  81-90
  4.6 系统误差(Systematic Uncertainties)  90-93
    4.6.1 探测效率中的系统误差(Systematic Uncertainty in Detection Efficiency)  91-93
    4.6.2 本底解出的系统误差(Systematic Uncertainty in Background Yield)  93
  4.7 信号上限(Upper Limit of Yield)  93-94
  4.8 最后分支比结果(Branching Fraction)  94
  4.9 总结和讨论(Conclusion and Discussion)  94-97
第五章 B~-→J/ψη′／K~-和B~0→J/ψη′K_S~0衰变的寻找  97-121
  5.1 事例选择和重建(Event Selection and Reconstruction)  99-102
    5.1.1 η′重建(η′ Reconstruction)  99-101
    5.1.2 K介子挑选和K_s~0介子重建(K Selection and K_s~0 Reconstruction)  101-102
  5.2 B介子重建(B Meson Reconstruction)  102-107
  5.3 本底检查(Background Check)  107
  5.4 信号解出(Signal Yield Extraction)  107-116
    5.4.1 B~-J/ψη′K~-和B~0→J/ψη′K_S~0的PDFs  108
    5.4.2 校准样本研究(Control Sample Study)  108-115
    5.4.3 357 fb~(-1)真实数据拟合  115-116
  5.5 系统误差(Systematic Uncertainties)  116-119
    5.5.1 探测效率中的系统误差(Systematic Uncertainty in Detection Efficiency)  116-119
    5.5.2 本底解出的系统误差(systematic Uncertainty in Background Yield)  119
  5.6 信号上限(Upper Limit of Yield)  119
  5.7 最后分支比结果(Branching Fraction)  119-120
  5.8 总结和讨论(Conclusion and Discussion)  120-121
附录A EvtGen产生信号MC的衰变表(Decay Table)  121-126
附录B SVD1和SVD2数据的比较  126-135
  B.1 M_(bc)和△M_B分布的比较  126-132
  B.2 质量分布和事例数的比较  132-135
附录C 拟合有效性检查(Validity Check of Fit)  135-143
附录D A粒子重建系统误差研究  143-149
参考文献  149-153
在读期间的研究成果及发表的文章  153-160
致谢  160-161

Belle探测器上B→J/Ψ+baryon+anti-baryon和B→J/Ψη\'K衰变的寻找

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