ATLAS實(shí)驗(yàn)Top夸克單輕子道判選條件研究.pdf

1、二十世紀(jì)，粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型理論獲得了巨大成功，除了黑格斯(Higgs)粒子至今還沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)中找到，它的許多預(yù)言都得到了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。在更高的能區(qū)內(nèi)，尋找Higgs粒子和精確檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型是當(dāng)今粒子物理實(shí)驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。 LHC(Large Hadron Collider)是CERN正在建造的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)，建成后將成為世界上能量最高的粒子對(duì)撞機(jī)。ATLAS(A Toroidal LHC ApparatuS)是將建在LHC其中一個(gè)

2、對(duì)撞點(diǎn)上的大型多用途粒子探測(cè)器。尋找黑格斯粒子是ATLAS最主要的目的，同時(shí)它也將用來(lái)尋找較重的類(lèi)W、Z玻色子、超對(duì)稱(chēng)粒子，研究基本費(fèi)米子的結(jié)構(gòu)以及研究B衰變中的CP破壞。ATLAS探測(cè)器主要由內(nèi)部徑跡探測(cè)器、電磁量能器、強(qiáng)子量能器、μ子譜儀、數(shù)據(jù)獲取和觸發(fā)系統(tǒng)幾部分組成。 因?yàn)門(mén)op夸克的質(zhì)量很大，接近電弱對(duì)稱(chēng)破壞尺度，從top夸克的各種性質(zhì)可能發(fā)現(xiàn)新的物理。LHC試驗(yàn)如同一個(gè)top工廠，按照計(jì)劃它每年將產(chǎn)生8兆的top對(duì)事例

3、，top對(duì)主要由膠子融和過(guò)程(90﹪)和夸克對(duì)湮滅過(guò)程產(chǎn)生(1096)，它們將衰變成對(duì)應(yīng)的W玻色子和b夸克，根據(jù)W的兩種衰變方式，整個(gè)反應(yīng)可以分為二個(gè)方式：?jiǎn)屋p子道，最終生成一個(gè)輕子和對(duì)應(yīng)的中微子加上兩個(gè)輕jet和bjet；雙輕予道，最終生成兩個(gè)輕子和對(duì)應(yīng)的中微子加上兩個(gè)bjet；全強(qiáng)子化道，生成四個(gè)輕jet和兩個(gè)bjet。 本工作利甩ATLAS實(shí)驗(yàn)?zāi)M數(shù)據(jù)對(duì)Top事例單輕子道衰變的事例判選和重建工作進(jìn)行研究。 單輕子衰

4、變判選的主要特點(diǎn)就是要求末態(tài)產(chǎn)物有且只有一個(gè)孤立輕子，至少4個(gè)jet而且其中必須至少有2個(gè)bjet，丟失的橫動(dòng)量必須大于20GeV。孤立輕子的離線能量判選選擇橫動(dòng)量大于20GeV，四個(gè)jet的橫動(dòng)量大于30GeV，丟失的橫動(dòng)量表示有一個(gè)中微子產(chǎn)生。這個(gè)能量判選的最終效率是9.1﹪。 能量判選后用兩個(gè)輕jet組合一個(gè)W，將丟失的橫動(dòng)量作為中微子的橫動(dòng)量算出中微子的四動(dòng)量，然后用孤立輕子和中微子組合一個(gè)W，最后選擇兩個(gè)bjet和W組

5、合得到top和反top的相關(guān)量。根據(jù)單輕子道Top事例判選條件，得到相應(yīng)的選擇效率如下： 要求一個(gè)孤立輕子的效率 59.470016﹪ 要求一個(gè)孤立電子的效率 50.936070﹪ 要求一個(gè)孤立μ子的效率 67.615798﹪ 要求四個(gè)jet的效率 41.929659﹪ 要求兩個(gè)bjet的效率42.275226﹪ 丟失橫動(dòng)量>20GeV 100﹪ 能量判選效率 9.165463﹪(