低动量粒子鉴别的研究原理.ppt

BESⅢ电磁量能器研究进展 第十界全国粒子物理学术会议南京 2008.4.27 王志刚 报告内容 BESⅢ电磁量能器的结构介绍 BESⅢ电磁量能器低动量 粒子鉴别的研究 CsI(Tl)电磁量能器的物理目标介绍 (1)? 测量γ光子的能量覆盖范围：20 MeV－2 GeV。低于500 MeV的能量为重点区域 (2) ?能量分辨率达到： ?E/E ≤ 2.5 % / (E( GeV))1/2 (3)? 电磁簇射的位置分辨:σx，y ≤ 6 mm / (E(GeV))1/2 (4)? 提供中性（γ）能量触发 (5)? 在能量大于200 MeV的区域具有良好的e/π分辨 (6)? 每块晶体读出电子学的等效噪声能量小于220KeV。 CsI(Tl)晶体量能器的结构介绍 Barrel: 120x44=5280 w:21.6 t Endcaps: 2x(96,96,80,80,64,64) =960 w: 4 t Total: 6240 w: 25.6 t 晶体组装结构：采用无缝隙吊挂的方式 优点： 减少了晶体间非灵敏物质 CsI(Tl)晶体量能器的结构介绍 晶体探测单元的结构 CsI(Tl)晶体量能器的结构介绍 低动量 粒子鉴别的研究 对撞物理中， 子的测量具有极其重要的作用。在 粒子的发现中， 的截面测量是重要的证据之一； BES上 轻子质量的精确测量也是主要通过 测出的。至于 对撞物理中的一般物理问题的研究，由于其末态产物中或者直接包含 子，或者其末态产物总是会衰变出 子，故总离不开 子的测量。 在一些重要的物理上，尤其是在一些稀有衰变道如 的测量上 分辨的好坏直接影响到本底的扣除、信号的统计显著性，以及最后物理结果的精度。 低动量 粒子鉴别的研究 由于这两种粒子的质量很接近，基本上无法使用飞行时间（TOF）和能量损失（dE/dx）信息来判别。通常利用最小电离粒子 的高穿透性，在整个谱仪的最外层放置单独的 子探测器，如北京谱仪BESⅢ上的 探测器来鉴别 子。 动量为400MeV的 穿过TOF的飞行时间差大约为70ps,小于TOF的分辨率 低动量 粒子鉴别的研究 BESⅢ muon 探测器 μ的分辨效率和π对μ的污染随动量的变化情况 BESⅢ muon 探测器鉴别μ的最低动量为400MeV，低于此动量的μ由于在1tesla磁场的作用下，偏转曲率较大，在量能器中沉积很大一部分能量，击中Muon探测器的几率很小，故BESⅢ muon 探测器无法对低于400MeV的π －μ进行鉴别。 低动量 粒子鉴别的研究 质心能量分别为3.37,3.77,4.14GeV/c 的 对撞中 、D、 衰变末态 子的动量分布 BESⅢ muon 探测器无法对这部分低动量的μ进行鉴别 低动量 粒子鉴别的研究 6×6晶体阵列束流实验安排 混合束束流实验 晶体阵列侧面图 入射束流 入射束流 低动量 粒子鉴别的研究 混合束束流实验结果 能量沉积分布 p 能量沉积分布 单根晶体对强子的dE/dx分辨率可达到5% 低动量 粒子鉴别的研究 低动量的 在1 tesla磁场的作用下，偏转曲率比较大，会在量能器中穿过多块晶体，同时量能器对强子的dE/dx分辨率很好，所以设想利用量能器进行这一动量范围的 鉴别，希望能对BESⅢ上现有的粒子鉴别范围起到一个补充的作用。 低动量 粒子鉴别的研究 事例模拟： 为了研究 在电磁量能器中的行为，在BESIII软件系统BOSS（BES Offline Software System）下进行了事例的模拟、重建，探测器模拟是以GEANT4为基础的。利用tester产生子对400MeV－200MeV动量段的 每隔50MeV进行单粒子入射事例的模拟，模拟事例数均为5000。模拟结果经过重建程序进行事例重建。 低动量 粒子鉴别的研究 原理： 对两类不同的粒子，由于其