K稀有B衰变高能物理研究所课件

1、稀有K、B介子衰变的实验研究 (E949,LHCb)王喆2006，10，27桂林会议清华大学高能物理研究中心8/4/20221第1页，共20页。研究的动机标准模型到目前为止取得了很大的成功但是还不能成为终极的理论, 因为模型含有太多的自由参量(轻子与夸克的质量, 混合角)模型被认为是一个更普遍的理论在低能区的一个有效应用如何发现标准模型以外的新物理?新物理会引入新粒子, 新动力学, 新对称性 产生可以观测的新实粒子产生理论上在圈图中出现但不能观测的新虚粒子. 它们的存在会导致纯标准模型在味物理和CP破坏的预言与实验观测值纯在偏离8/4/20222第2页，共20页。稀有衰变可以发现新物理在标准模

2、型中, 过程被极大的压低, 但新物理的出现可能产生显著的改变 稀有K衰变: K 稀有B衰变：bs，b sl+l-, Bs,d +-未来几年内, 在稀有衰变中寻找新物理只能依赖于LHC上的物理实验 8/4/20223第3页，共20页。稀有K介子衰变Kp+nn1. 味道改变中性流FCNC2. 标准模型中的圈图可导致此过程3. 标准模型的预言的不确定性很小uusdK+W+u c tZusdK+W+u c tu+ .8/4/20224第4页，共20页。稀有B介子衰变BSm+m-1. 同样为味道改变中性流FCNC2. 同样为标准模型中的圈图过程3. 标准模型的预言的不确定性很小8/4/20225第5页，

3、共20页。实验目的：稀有K衰变，测量Vtd ，检验标准模型2. 稀有B衰变，测量Vts ，检验标准模型3. 寻找新物理（如：最小超对称模型） 新的粒子 新的CP破坏机制4. 实验上采用盲分析方法， 给出无偏估计8/4/20226第6页，共20页。E949上的稀有K衰变研究由Brookhaven实验室AGS加速器 提供K+束流2. E787E9493. 采集了1.771012 K+事例4. 灵敏度超过10-108/4/20227第7页，共20页。目前的Kp+nn实验研究结果主要为来自E787和E949的pnn1区域的研究结果：BR实验(1.47+1.60 ) 10-100.93中心值与理论的偏差

4、是统计涨落造成的还是由新物理造成的需要实验的进一步研究。研究pnn2区域8/4/20228第8页，共20页。Kp+nn (pnn2)的主要本底:pnn2区域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页，共20页。实验分析方法(减少人为原因):二分法： 先用1/3样本来确定选择条件， 最后用2/3样本来作本底测量2. 盲分析方法： 利用数据先确定本底事例数 最后才打开信号区8/4/202210第10页，共20页。盲分析方法: 确定两组不相关的判选条件

5、：2. 利用信号区外的信息估计信号区内本底的大小在E949上的不相关选择条件光子判别条件/粒子鉴别运动学条件K粒子束流判别条件8/4/202211第11页，共20页。光子鉴别与运动学选择条件从粒子动量上看，光子鉴别与运动学选择条件无关。8/4/202212第12页，共20页。目前实验分析的进展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个事例目标是确定事例选择条件，使总本底小于0.5个事例预计明年初完成所有本低分析工作8/4/202213第13页，共20页。

6、LHCb上的稀有B介子衰变计划: 2000年清华大学高能物理研究中心 正式成为LHCb合作组的正式成员之一2. 正在参与部分探测器与电子学设备的 研究建造3. 稀有B介子衰变BSm+m-被列为 我们的物理研究目标之一8/4/202214第14页，共20页。位于CERN的LHCb探测器: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页，共20页。LHCb探测器利于进行此研究:1. 亮度被控制在2 1032cm-2s-12. Impact parameter精度: 14mm+35mm/PT(GeV)3. 动量分辨(dp/p): (0.35-0.5

7、5)%4. 质量分辨: 13MeV (m+m-模式)5. m粒子鉴别(1-150 GeV): e(m) 95%, e(pm) 3%8/4/202216第16页，共20页。BSm+m-的模拟研究结果:1. 按照标准模型预言的分支比： 700事例/年2. 触发效率约为703. 考虑几何接收度、触发效率 和离线选择条件： 10事例/年8/4/202217第17页，共20页。BSm+m-的主要本底:1. 单m事例的勿组合本底 末态只有一根m径迹， 一根p径迹被误判为m2. 末态含有两个m的B介子衰变事例 例如：3. 其他.如何减少连续本底对信号的影响是目前的研究重点8/4/202218第18页，共20页。对于稀有Bs信号的盲分析:将吸取E949稀有K介子衰变的成功经验！期待无偏的信号和本底事例估计！8/4/202219第19页，共20页。总结与展望研究稀有K与B衰变是寻找超出标准模型以外新物理的一条很好的