Автореферат (1145385), страница 4
Текст из файла (страница 4)
По результатам диссертации опубликовано 18 печатных работ в реферируемых журналах, перечень которых приведен в конце автореферата. В том числе15 работ из Списка ВАК.Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 207 страницах, состоит из введения, шести глав основного текста, заключения и четырех приложений.Диссертация содержит 78 рисунков, 24 таблицы и список цитируемой литературы из125 наименований.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.Введение посвящено выбору объекта исследования и актуальности темы диссертации. В нем сформулирована цель диссертационной работы и представлены основныерезультаты, выдвигаемые автором на защиту, обоснована их научная новизна и практическая ценность.
Кратко изложено содержание основных разделов диссертации.Первая глава посвящена теоретическому формализму решаемой задачи. Как известно дифференциального сечения процесса Дрелл–Яна: p + p → Z + X → l + l + X можно записать в виде разложения по девяти гармоническим полиномам Pi (cosθ, φ), умноженным на безразмерные угловые коэффициенты Ai , которые представляют отношениедифференциальных сечений с заданной поляризацией к неполяризованному сечению:8X3dσdσ U +L=Pi (cosθ, φ)Ai (pZT , y Z , mZ )},ZZZZZZ16πdpT dy dm d cos θ dφdpT dy dm i=0(1)где A8 ≡ 1. Гармонические полиномы Pi (cosθ, φ) являются функциями азимутальногоφ и полярного θ, углов вылета отрицательного лептона в системе покоя Z-бозона.
Угловые коэффициенты Ai являются функциями кинематических переменных Z-бозона:13pZT — поперечного импульса, y Z — быстроты и mZ — массы. Таким образом, адронныймеханизм рождения Z-бозона неявно содержится в структуре коэффициентов Ai и, следовательно, факторизуется от электрослабых процессов распада Z-бозона в лептоны,которые определяют кинематику распада Z-бозона в системе его покоя.
В этом случаенеопределенности, связанные с любыми КХД, КЭД и электрослабыми эффектами дляраспада Z-бозона, практически не влияют на точность измерения коэффициентов. Вчастности, электрослабые поправки, которые связывают кварки в начальном состояниис лептонами, в конечном состоянии оказывают незначительное влияние (< 0,05%) наточность измерения угловых коэффициентов в районе полюса массы Z-бозона.Зависимость угловых коэффициентов от pZT и y Z определяется выбором оси z системы покоя лептонной пары. Наиболее часто используемой в литературе является системапокоя Коллинза–Сопера, которая также использовалась в этой работе, чтобы облегчитьсравнение полученных результатов с другими экспериментами и расчетами.Значение угловых коэффициентов стремится к нулю, когда поперечный импульс Zбозона также стремится к нулю, за исключением коэффициента A4 , который присутствует в низшем порядке теории возмущений КХД и отвечает за асимметрию впередназад AF B , которая связана с ним соотношением AF B = 38 A4 .
Интегрирование формулыдля дифференциального сечения по переменным θ и φ обнуляет полиномы при всех коэффициентах Ai , оставляя лишь вклад от члена P8 = (1 + cos2 θ), интеграл от которогоравен 8/3. Согласно теоретическим оценкам ожидается, что коэффициенты от A5 до A7будут близки к нулю, в то время как A0 и A2 будут расти с ростом поперечного импульсаZ-бозона и достигнут насыщения при значениях близких к единице для очень высокихпоперечных импульсов. Можно также ожидать сильное отличие в поведении основныхкоэффициентов для двух основных процессов рождения Z-бозона: кварк-антикварковойаннигиляции и кварк-глюонного (антикварк-глюонного) комптоновского рассеяния.В этой же главе обсуждается метод моментов, то есть метод оценки неизвестныхпараметров распределений, основанный на предполагаемых свойствах его моментов,который используется для вычисления угловых коэффициентов в событиях распада Zбозона, генерированных методом Монте-Карло.Приводятся результаты вычисления угловых коэффициентов в фиксированных порядках КХД теории возмущений NLO (∼ O(αs )) и NNLO (∼ O(αs2 )), которые были выполнены с помощью программы DYNNLO.
Результаты расчетов с помощью программыDYNNLO были проверены с помощью другой программы — FEWZ. Результаты, полученные в двух расчетах в NNLO приближении, совпадают с точностью до погрешностейвычислений ∼ 0, 5%. При вычислении использовалась динамическая шкала ренормализации и факторизации, которая определялась в каждом событии следующим образом:pµR = µF = ETZ = ((mz )2 + (pZT )2 ). При расчетах в NLO приближении использовалсянабор функций партонных распределений CT10 NLO, а при расчетах в NNLO прибли14жении — CT10 NNLO.Выполненные расчеты показали следующее. Значения коэффициентов A0 и A2 растут с ростом pZT , и отклонение от расчетов, выполненных в более низких приближениях,достаточно большое, даже при средних значениях pZT = 20 − 50 ГэВ. Значение коэффициентов A1 и A3 относительно мало даже при больших pZT .
Максимальное значениекоэффициентов A1 и A3 достигает ∼ 0, 08. В NLO приближении в пределе, когда pZTстремится к нулю, все коэффициенты, за исключением A4 , стремятся к нулю. Поправки порядка NNLO в основном малы для всех угловых коэффициентов, за исключениемкоэффициента A2 , для которого они достигают величины -0,08, что достаточно хорошо согласуется с расчетами других авторов.
В NLO приближении значение угловыхкоэффициентов A5 , A6 , A7 в точности равно нулю. Вклад NNLO поправок в величину коэффициентов A5 , A6 , A7 достаточно большой и составляет примерно ∼ 0, 005 вдиапазоне импульсов от 20 до 200 ГэВ, откуда следует, что его можно измерить.В данной главе также приведены результаты расчетов угловых коэффициентов, выполненных с помощью различных Монте-Карло генераторов событий.
Для расчетовиспользовался генератор Powheg, дополненный методом MiNLO для выбора шкал ренормализации и факторизации, а также учета форм-факторов Судакова, который позволяет выполнять расчеты матричных элементов в NLO приближении. При генерациисобытий генератором Powheg не учитываются процессы образования партонных ливней. Однако, как и для большинства современных Монте-Карло генераторов событий,события, генерированные Powheg, могут быть обработаны генераторами, которые моделируют процессы образования партонных ливней. В данной работе для этого использовались генераторы Pythia8 или Herwig.Также для расчетов угловых коэффициентов использовался генератор Sherpa, который позволял вычислять матричные элементы событий c большой множественностьюпартонов.
Генератор Sherpa использует собственный алгоритм для моделирования адронизации партонных ливней, основанный на идее фрагментации кластеров. В болееновой версии генератора Sherpa сигнальные события рождения Z-бозонов генерировались с одной или двумя струями в NNLO приближении, используя рецепт MC@NLO.Дополнительно можно было генерировать еще несколько струй в NNLO и LO приближениях и добавить их в инклюзивный набор сигнальных событий, используя методMEPS@NLO.Во второй главе кратко представлены характеристики и состав детектора ATLAS,который является одним из двух детекторов общего назначения на коллайдере LHC.Рассмотрена конструкция и характеристики детектора переходного излучения (англ.,Transition Radiation Tracker — TRT), который является частью внутреннего детектораэксперимента ATLAS.
Внутренний детектор предназначен для высокоточного восстановления траекторий заряженных частиц в диапазоне псевдобыстрот |η| < 2, 5. Внутрен15ний детектор состоит из пиксельных кремниевых детекторов (англ., Pixel), кремниевыхмикростриповых детекторов (англ., Semi-Conductor Tracker — SCT) и детектора переходного излучения. Ключевая особенность детектора переходного излучения состоит втом, что, используя переходное излучение, детектор способен выполнять идентификацию электронов с энергиями от 0,5 до 100 ГэВ. Кроме того детектор переходного излучения обеспечивает в среднем 35 измерений координат на треке в диапазоне псевдобыстрот|η| < 2,0, что позволяет улучшить импульсное разрешение треков с pT ∼ 100 ГэВ примерно в три раза.
В этой же главе рассмотрены алгоритмы реконструкции и идентификацииэлектронов и мюонов, а также метод измерения эффективности их регистрации.Третья глава посвящена измерению угловых распределений по переменным cos θCSи φCS электронов и мюонов. В данной работе отбирались события, в которых реконструирована пара лептонов: мюонов или электронов. События разделялись на три независимых канала измерения, а именно канал, который далее обозначается как eeCC (англ.,central-central), в котором регистрируется два электрона в центральной части детекторас |η| < 2, 47, канал µµCC, в котором регистрируется два мюона в центральной частидетектора с |η| < 2, 4, и канал eeCF (англ., central-forward) с одним центральным электроном с |η| < 2, 4 и одним электроном, летящим вперед с 2, 5 < |η| < 3, 2.
Так какизмерение поляризационных угловых коэффициентов в данной работе выполняется вобласти полюса массы Z-бозона, то рассматривались только пары лептонов, у которыхинвариантная масса m`` попадает внутрь узкого диапазона масс 80 < m`` < 100 ГэВ,вблизи полюса массы Z-бозона. В этой же главе обсуждается оценка фона в данныхизмерения. В области полюса массы Z-бозона вклад фона составляет меньше 0,5% дляканалов eeCC и µµCC и не превышает 1,5% в канале eeCF . Фон, который образуетсяот быстрых изолированных электронов, оценивался с помощью моделирования. Основной вклад в эту компоненту фона дают лептонные пары, образующиеся в процессахпарного рождения топ кварков и в процессах рождения дибозонов.
Небольшой вклад вфон наблюдается так же от процессов распада Z-бозонов в тау-лептоны Z → τ τ . Другой источник фона возникает из-за регистрации событий, в которых по крайней мереодин из кандидатов в лептоны не является как таковым изолированным лептоном, авозникает от лептонных распадов адронов, содержащих тяжелые кварки (b, c), или этововсе не настоящий лептон (англ., fake), а адрон, который ошибочно был реконструирован как лептон. В случае электронов это может быть также электрон, образовавшийсяот конверсии фотонов. События от такого источника фона могут содержать либо два(многоструйное событие), либо один (W +jets или от распада пары tt̄) объект, ошибочнореконструированный как электрон. Вклад этого источника фона оценивался из данных,используя в качестве дискриминируемой переменной изоляцию лептона.В четвертой главе рассматривается методика измерения угловых коэффициентов иучета систематических и статистических ошибок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
