Разработка источника мюонов и детекторной системы для поиска редких мюонных процессов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.01, доктор физико-математических наук Джилкибаев, Рашид Максудович

• Джилкибаев, Рашид Максудович
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Джилкибаев, Рашид Максудович

Оглавление

Введение

1 Метод получения сверхинтенсивного источника мюонов

1.1 Сечение рождения пионов в мишени протонами

1.1.1 Протоны с энергией 0.6 ГэВ

1.1.2 Протоны с энергией 8 ГэВ

1.2 Магнитная система мюонного источника

1.2.1 Магнитная система источника с магнитопроводом

1.2.2 Магнитная система без магнитонровода

1.3 Система формирования пучка

1.4 Мезонообразующая мишень источника

1.4.1 Мишень с радиационным охлаждением

1.4.2 Мишень с водяным охлаждением

1.5 Защита сверхпроводящего соленоида источника

1.6 Интенсивность источника мюонов

1.7 Выводы

2 Координатный детектор для магнитного спектрометра

2.1 Быстрая дрейфовая камера

2.1.1 Конструкция камеры

2.1.2 Координатное и временное разрешение камеры

2.1.3 Измерение ¿-электронов

2.2 Двухкоординатная дрейфовая камера

2.2.1 Конструкция камеры

2.2.2 Координатное разрешение камеры без магнитного ноля

2.2.3 Координатное разрешение камеры в магнитном поле

2.2.4 Измерение дрейфа электронов ионизации в магнитном поле

2.3 Выводы

3 Прототип калориметра с кристаллами Р\¥0

3.1 Исследование прототипа калориметра

3.2 Энергетическое разрешение калориметра

3.3 Измерение времени высвечивания кристалла PWO

3.4 Электроника калориметра

3.5 Шумы электроники

3.6 Исследование лавинных фотодиодов большой площади

3.7 Выводы

4 Метод обработки и реконструкции событий

4.1 Предварительная процедура отбора событий

4.2 Реконструкция трека на основе Кальман фильтра

4.3 Метод отбора событий на основе DAF фильтра

4.4 Комбинаторно-ограниченный Кальман фильтр

4.5 Реконструкция импульсов в процессах ¡л, —► е, ¡л —>3е и /1->е7

4.6 Выводы

5 Детекторная система для поиска процесса > е~ конверсии

5.1 Основные фоновые процессы

5.2 Детекторная система эксперимента

5.2.1 Загрузка калориметра фоновыми процессами

5.2.2 Загрузка трекера фоновыми процессами

5.3 Достижимый уровень эксперимента

5.4 Выводы

6 Детекторная система для поиска процесса /л+ —> е+ + е+ + е~

6.1 Основной фоновой процесс

6.2 Детекторная система эксперимента

6.3 Достижимый уровень эксперимента

6.4 Выводы

7 Детекторная система для поиска процесса —► е+ + 7

7.1 Основной фоновой процесс

7.2 Детекторная система эксперимента

7.3 Достижимый уровень эксперимента

7.4 Выводы

Заключение

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка источника мюонов и детекторной системы для поиска редких мюонных процессов»

Введение

Увеличение интенсивности источника мюонов на несколько порядков даст мощный стимул к повышению точности экспериментов по поиску редких мю-онных процессов: ц~ А —> е~А , /л+ —>■ е+е+е~ и fi+ —> е+7, идущих с нарушением электронного и мюонного квантовых чисел. Обнаружение связи между семействами лептонов будет свидетельством существования принципиально новых физических явлений вне рамок Стандартной модели. Повышение точности экспериментов, несомненно, даст уникальную информацию о новых фундаментальных взаимодействиях элементарных частиц, происходящих на малых расстояниях. Обнаружение несохранения лептонных чисел будет иметь исключительно важное значение и для космологии.

Совокупность существующих экспериментальных данных, полученных в физике элементарных частиц, успешно описывается Стандартной моделью [1,2], включающей в себя теорию электрослабых взаимодействий и квантовую хромодинамику - современную теорию сильных взаимодействий. В то же время, не вызывает сомнений, что Стандартная модель не является окончательной теорией всех фундаментальных взаимодействий. Для преодоления внутренних проблем Стандартной модели был предложен целый ряд ее расширений, таких как суперсимметричные теории, теории великого объединения, расширенный техницвет, составные модели.

Поиск явлений и процессов, выходящих за пределы Стандартной модели [3-5], представляет собой одну из главных задач современной физики. Поиск возможен как в экспериментах ATLAS [6] и CMS [7] на коллайдерах с максимально доступной энергией (LHC, Tevatron), так и в прецизионных экспериментах, осуществляемых при относительно низких энергиях. При этом два указанных класса экспериментов дают взаимно дополняющую информа-

цию. Важнейшей проблемой, стоящей перед прецизионными экспериментами, является обнаружение процессов, идущих с нарушением закона сохранения лептонных квантовых чисел. В то время, как Стандартная модель не содержит в себе механизмов нарушения электронного, мюонного и тау-лептонного чисел, они естественным образом возникают практически во всех теориях, расширяющих Стандартную модель.

Наибольший прогресс достигнут в экспериментальном исследовании редких мюонных процессов, идущих с несохранением электронного и мюонного квантовых чисел. На рисунке 1 представлены результаты экспериментов по измерению верхнего предела на относительную вероятность процессов идущих с нарушением лептонного квантового числа: ¡л+ —> е+7, —> е+е+е~,

А —> е'А , [ле, К+ —► 7г+//е [8-18,20-26] за последние 50 лет.

• г

о '■Р я ос

а с

'£ о с га

О

(Л Ё

01 о.

о. =>

1 о

10" 4

1 О"

1 0"

1 0'

1 о

1 0"

,-12

• • 1111 су

г • ^ — 1 еее

• /.Л-^еА

! V : "' 1 К. Т не

• А'4 - * лце

• ......... V......

г"................. \ • .........]

г " • 1 > • ■ •1 ■

* • 1

i • ♦ • !

• • -......-•--♦- • с|

:

г.............. .... .... .... 1 с . ....

1940 1950 1 960 1970 1980 1990 2000 Уеаг

Рис. 1:

Полученные к настоящему времени ограничения на относительные вероятности процессов (таблица 1): ц —>• е7, ¡1 ее+е~, //"А —> е~А , Кь —>

/хе, К+ —» 7г+^е вплотную приблизились к значениям, ожидаемым в расширенных моделях. В таблице 1 приведены ограничения [27] на отношение массы т# к константе связи дн горизонтальных калибровочных бозонов, следующие из экспериментальных ограничений на относительные вероятности процессов, идущих с нарушением лептонного квантового числа.

Таблица 1: Экспериментальные ограничения на относительные вероятности процессов и ограничения на массы тн горизонтального калибровочного бозона [27 .

Process Exp. Limit Mass Limit (TeV)

—► е7 [17,19] 2.4 xlO-12 30

ц+ ее+е- [20] 1.1 xlO-12 80

ц~А е~ А [21] 4.3 xlO-12 340

KL ¡ie [22-24] 4.7 xlO"12 150

K°L ir°fie [25] 3.2 xlO-10 40

К+ 7г+//е [26] 2.1 x 10~10 20

Все эти процессы следует изучать независимо, поскольку различные модели предсказывают для них разные вероятности. Вместе с тем существует некоторое модельно-независимое усиление аномального взаимодействия в процессе /¿~—>■ е~~ конверсии [28,29] на ядрах. В данном случае аномальный ядерный процесс может идти упруго (формфактор Ч — тп^) на всех

нуклонах А и поэтому доминирует над неупругим процессом ¿¿-захвата, на который нормируются. Кроме того /¿-захват подавлен из-за принципа Паули (соответствующий фактор — р). Таким образом относительная вероятность ► е~ конверсии имеет вид:

/ л , ч р х А2 х ..

Если нейтрино имеют различные массы, то лептонные числа ¡л,, г не сохраняются в нейтральных токах, подобно караковым ароматам. При наличии в теории сверхтяжелых нейтрино тпи > т\у или в случае четырех поколений, когда масса четвертого нейтрино ти ~ 45 ГэВ, конверсия может иметь реалистическую относительную вероятность Вг ~ 4 х 10~14. В данном случае ц~—> е~ конверсия, как правило, на 1 - 2 порядка превосходит по чувствительности такие конкурирующие процессы ц —> е^, \х —> ее+е~ [3,27,31].

Таблица 2: Сравнение относительной вероятности аномального ядерного процесса ¡Г —> е~ конверсии Вг = рхЛ2х^г/2 для разных ядер. Фактор р характеризует эффект подавления /./-захвата из-за принципа Паули, величина х 2 характеризует вклад упругого взаимодействия по отношению к неупругому._

Ядро Ргг х % А2 X г%2/г Р р х Л2 х

М27 4.5 19 8 152

532 5.0 20 7 140

Тг48 5.5 26 9.5 247

Си64 6.0 28 10 280

5п119 4.8 27 13.7 370

рЪ 207 2.5 16 19 304

Процесс \х~ А —> е~А предсказывается в теориях с горизонтальными калибровочными бозонами, осуществляющими взаимодействие нейтральных токов с изменением кварковых ароматов и лептонных квантовых чисел, а также в стандартной теории с расширенным хиггсовским сектором.

Важным кругом теорий, предсказывающих процесс рГ—► е~ конверсии, являются модели расширенного техницвета [30], где конверсия, в отличие от распадов ¡л —> е'у, ц —> ее+е~, идет не только вследствие нейтральных токов, меняющих лептонные числа, но также путем обмена векторными (РБ) и псевдоскалярными (ЬС^) лептокварками. Ограничения снизу на массы векторного тр5 и псевдоскалярного тщ лептокварков [31], следующие из > еГ конверсии при различных значениях относительной вероятности, приведены в таблице 3.

Таблица 3: Нижние значения масс векторного и скалярного лептокварков, следующие из ограничения на Вг(/г~А —> е~А ).

Вг(^"А е~А ) Вг< 10"11 Вг< Ю-16

трз тьд 90 х 0 ТеУ 0.2 х 0 ТеУ 1500 х 0 ТеУ 3.8x0 ТеУ

В существующих теориях расширенного техницвета имеются ограничения сверху на массу векторного лептокварка шр^

шР5 < з X 103 ТеУ. (2)

Соотношение (2) следует из ограничения на массу тр хиггсоподобной псевдоскалярной частицы Р из распада [31] К+ —> 7т+Р

тР > 350 МеУ. (3)

Всякое усиление ограничения (3) понизит верхнюю границу (2) массы векторного лептокварка [31] тпр^, что ведет к противоречию с данными по ► е~ конверсии (таблица 3) при разумных углах смешивания.

Аналогично имеются предсказания для масс тле/ горизонтальных калибровочных бозонов расширенного техницвета, необходимых для придания массы т/ лептонам и кваркам

Л3

- — (4)

> т/

где Л — масштаб техницвета равный т\у/ди? — 0.1 ТэВ. Ограничение на массу ШЕи > 1000 ТэВ из ц~—> е~ конверсии при Вг < Ю-16 на порядок превосходит ожидаемое в соответствии с (4) значение ШЕи > 50 ТэВ. Таким образом отсутствие процесса > е~~ конверсии на уровне Вг ~ 10"16 приводило бы к серьезным проблемам для существующих теорий расширенного техницвета.

В нейтринном эксперименте 8ирег-Катюкапс1е [32-35] наблюдаются события которые идут с нарушением лептонного квантового числа и наиболее вероятно обьясняются переходами мюонного нейтрино в тау нейтрино —> ит.

Суперсимметричные расширения Стандартной модели и суперсимметричные теории великого объединения являются в настоящее время наиболее привлекательными с точки зрения преодоления недостатков стандартной модели [36,37]. Характерной чертой суперсимметричных теорий является смешивание суперпартнеров лептонов. Это смешивание приводит в конечном итоге к процессам [1 —>■ е конверсии, ц —» ёее, ц —> е^у.

Характерным предсказанием данного механизма является относительно большая вероятность процесса ц —> еу. Вероятность /л —> е конверсии и

и

1<Г

<

N

Ь(М)-2.4 И О М [ "50<}е\'т

Я 1

6(М)-:.4 Ц О М,-<<Х*\'

—1-1-I-1-1-(-1-1-1—

Ехр«1ш«1:а: Ъо'лк!

мпр«30

Ппр-10

1аи0=3

—'-'-1-'-'- 10:' -'-'-'-1-'-1-'-'-■—

юо по 140 160 180 :оо ::о 240 :бо 28а зоо юо 1:0 140 160 1?а :оо ::о :40 260

111»

т.

Рис. 4:

модели эффекты, не описываемые теорией возмущений, приводят к несохранению барионного и леитонных чисел [45], которое крайне слабо и фактически ненаблюдаемо в обычных условиях, но интенсивно происходит при высоких температурах [46]. При этом в Стандартной модели сохраняются комбинации барионного и лептонных чисел

В--ЬР , В--Ь,, . В--Ьт

3 ' 3 1 3

(9)

Процессы с нарушением лептонных чисел, запрещенные в Стандартной модели, но предсказываемые ее обобщениями, приводят к несохранению комбинаций (9) в ранней Вселенной. Это оказывает непосредственное влияние на судьбу барионной асимметрии Вселенной, которая могла образоваться при сверхвысоких температурах (скажем, на масштабе великого объединения Т ~ 1016 ГэВ), а также открывает возможность объяснения образования избытка ба-

>

с.

1<Г

i<T

blM»-:.4 Ц О M,-50GeV

Experinienii' bound

«вр-ЗО " ïf> '

lau (3-10 timP-3

10*

.19*.

ШК.4 11 0 M,-SOG« -т-1-1-1-1-1-1-1-1—

Expérimenta; bous

tEUß-1

nmß-

100 120 140 160 ISO 200 220 240 260 280 300 юс 120 140 160 ISO 200 220 240 260 280

(GeV) (Ge'

nie.

m.

Рис. 5:

рионов несохранением лептоиных чисел [47,48]. Таким образом, исследование процессов с нарушением лептонных квантовых чисел позволяет существенно продвинуться в решении одной из фундаментальных проблем современной космологии, поставленной еще в работах [49-51].

В ближайшие несколько лет ожидаются первые результаты на установках ATLAS и CMS ускорителя LHC CERN по поиску тяжелых SUSY - частиц вне рамок Стандартной модели. В случае, если энергия LHC окажется не достаточной для рождения SUSY - частиц, поиск редких мюонных процессов на новом уровне будет уникальной возможностью получить сведения о новой физике. Даже в случае обнаружения SUSY - частиц поиск редких мюонных процессов может дать существенно новые результаты, поскольку имеет значительно больший уровень чувствительности по шкале масс новых частиц,

вовлеченных в эти взаимодействия.

В наших работах [54, 55] предлагается новый подход к поиску трех редких мюонных процессов с нарушением лептонного числа: ¡л —> е конверсия, /л —Зеи/л—>е + 7, на базе одной экспериментальной установки, позволяющий повысить уровень чувствительности эксперимента в 105, 300 и 100 соответственно по сравнению с существующим экспериментальным уровнем. При этом уровень чувствительность эксперимента но поиску процессов /л —> е конверсии, // —> Зе и // —> е + 7 составляет величины равные 4-10~17, 3 • 10~15 и 2 • 10~14 по сравнению с существующим уровнем 4.3 • Ю-12, 1.1 • 10~12 и 2.4-Ю-12 соответственно. Повышение уровня чувствительности эксперимента на несколько порядков в поиске редких мюонных процессов: ¡1 —> е конверсия, д—>е + 7И/ц—>3е может привести к обнаружению новых взаимодействий, порождаемых новыми тяжелыми частицами с массами ~ 1000 ТэВ, которые невозможно получить в ближайшем будущем на ускорителях. Современная теория элементарных частиц не может предсказать процесс, наиболее чувствительный к поиску нарушения лептонного числа. Поиск трех редких мюонных процессов на базе одной установки повышает вероятность открытия новых физических явлений, связанных с нарушением лептонного числа.

Цель настоящей работы состояла в следующем:

• Разработка сверхинтенсивного источника отрицательных и положительных мюонов на основе открытой магнитной ловушки.

• Разработка методов поиска редких мюонных процессов с нарушением лептонного числа ¡1 е конверсия, + » Зе, основанных на использовании импульсного мюонного источника и магнитной системы установки с неоднородным нолем.

• Разработка детектирующей системы, позволяющей исследовать процессы /л —> е конверсия, ¡л —> е + 7 и ¡1 —>■ Зе на одной эспериментальной установке с одним общим набором модулей координатного детектора и калориметра.

• Разработка и исследование прототипа быстрого калориметра электронов

в области низких энергий (50-100 МеУ) на основе сцинтилляционных кристаллов Р\УО и лавинных фотодиодов большой площади (ЬАРБ).

• Разработка и исследование прототипа трековой системы на основе дрейфовой камеры, работающей в сильном (10 кГс) поперечном магнитном поле.

• Разработка методов отбора и реконструкции импульсов низко-энергичных (30-100 МэВ/с) электронов с высокой точностью 5р/р ~ 10~3 в магнитном спектрометре в условиях сверхвысокой интенсивности остановок мюонов (10п/х/с) в мишени.

• Детальный анализ различных фоновых процессов в трекере и калориметре, которые определяют достижимый уровень эксперимента при поиске процессов ¡1 —> е конверсия, >е + 7ид—» Зе.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

• Разработан новый метод получения сверхинтенсивного источника мюонов, на основе открытой магнитной ловушки, с интенсивностью ~ 10п[л~/с: превышающей в тысячу раз интенсивность существующих мюонных пучков.

• Создан новый метод поиска редких мюонных процессов ц —>■ е конверсия, ¡1 —> е + 7ир->3е, основанный на использовании импульсного мюонного источника и магнитной системы установки с неоднородным полем, позволяющий повысить уровень чувствительность эксперимента на несколько порядков.

• Получены новые данные позволяющие создать быстрый калориметр электронов в области низких энергий (50-100 МеУ) на основе сцинтилляционных кристаллов Р\¥0 и лавинных фотодиодов большой площади

(ЬАРБ).

• Получены новые данные о вероятности образования 5- электронов и эффекте дрейфа электронов ионизации в дрейфовой камере, работающей в сильном (10 кГс) поперечном магнитном поле.

• Создан новый метод на основе Кальман фильтра для отбора и реконструкции импульсов низко-энергичных (20-100 МэВ/с) электронов с высокой точностью (Тр/р ~ Ю-3 в магнитном спектрометре в условиях высокого фона при поиске редких мюонных процессов: ¡1 —>■ е конверсии, /л—► е + 7 и /л —> Зе.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем:

1. Новый метод создания сверхинтенсивного источника мюонов на основе открытой магнитной ловушки, позволяющий увеличить интенсивность источника до ~ 1011 (/Г/с использован в эксперименте Ми2е (Е973), принятого к постановке на ускорителе РЫАЬ (Чикаго, США) в 2009 году.

2. Новый метод поиска процесса /л —> е конверсия, позволяющего увеличить чувствительность эксперимента в 105 раз, использован в эксперименте Ми2е (Е973).

3. Результаты измерений с прототипом калориметра на основе сцинтилля-ционных кристаллов Р\¥0 и лавинных фотодиодов большой площади (ЬАРЭ) могут быть использованы для создания быстрого калориметра электронов с энергетическим разрешением ое /Е = 0.8% /у/Ё в области низких энергий 50-100 МеУ.

4. Результаты измерений с прототипами дрейфовой камеры могут быть использованы для создания спектрометра с импульсным разрешением (Тр/р ~ 0.1% в области низких энергий 20-100 МеУ.

5. Новый метод на основе Кальман фильтра может быть использован для отбора и реконструкции импульсов низко-энергичных (20-100 МэВ/с) электронов с высокой точностью (Ур/р ~ 10~3 в магнитном спектрометре в условиях высокого фона при поиске редких мюонных процессов: ¡1 —е конверсии, ¡л —>е + 7и/х—>3е.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Новый метод создания сверхинтенсивного источника отрицательных и положительных мюонов на основе открытой магнитной ловушки, созданной неоднородным магнитным полем. С интенсивностью источника мюонов ~ 10n[i~/c, превышающей в тысячу раз интенсивность существующих мюонных пучков.

2. Новый метод поиска редких мюонных процессов ¡л —> е конверсия, ¡1 —>• е + 7 и [л —Зе, основанный на использовании импульсного мюонного источника и магнитной системы установки с неоднородным полем, позволяющий повысить уровень чувствительность эксперимента на несколько порядков.

3. Результаты измерений прототипа калориметра электронов в области низких энергий (50-100 МэВ) на основе сцинтилляционных кристаллов PWO и лавинных фотодиодов большой площади (LAPD). Исследованы основные свойства детектора: энергетическое разрешение се/Е = 0.8% /у/Е и зависимость времени высвечивания кристалла от температуры.

4. Результаты измерений вероятности образования электронов и эффекта дрейфа электронов ионизации в дрейфовой камере, работающей в сильном (10 кГс) поперечном магнитном поле. Учет эффекта дрейфа позволяет получить координатное разрешение ~ 150 мкм такое же , как и без магнитного поля.

5. Новый метод на основе Кальман фильтра для отбора и реконструкции импульсов низко-энергичных (20-100 МэВ/с) электронов с высокой точностью ар/р ~ 10~3 в магнитном спектрометре в условиях высокого фона при поиске редких мюонных процессов: // —» е конверсии, fi —> е + 7 и ¡1 —> Зе. Особенностью метода является реконструкция событий по малой части измеренной траектории электронов, что позволяет работать при сверхвысокой интенсивности остановок мюонов (10и(л/с) в мишени.

Диссертация написана на основе завершенных научных работ, выполненных автором в Отделе экспериментальной физики ИЯИ (Москва) и Нью-Йоркском университете (New York) в 1987 - 2010 гг. Во всех работах автором

сделан основной вклад включающий: постановку задачи, разработку методики и програмных средств, подготовку к публикации.

Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения.

Первая глава содержит описание сверхинтенсивного импульсного источника отрицательных и положительных мюонов, на основе открытой магнитной ловушки. При этом интенсивность источника отрицательных мюонов увеличивается в тысячу раз, по сравнению с существующим в настоящее время пучком мюонов с интенсивностью 108//~/с, до величины равной 2 • 10/с. Интенсивность источника положительных мюонов увеличивается в 5 раз, по сравнению с существующим в настоящее время пучком мюонов с интенсивностью 108/х+/в, до величины равной 5-10которая ограничивается уровнем фона случайных совпадений. Временная структура источника мюонов, связанная с импульсным характером протонного пучка, позволяет подавить фоновые события.

Приводится описание двух вариантов источника мюонов с интенсивностью равной 1011 ¡1"/в: первый вариант для протонного пучка Московской мезон-ной фабрики с энергией 600 МэВ и среднем токе пучка равным 200 мкА, второй вариант источника для протонного пучка ускорителя РКАЬ с энергией 8 ГэВ и среднем токе пучка равным 3 мкА.

Представлены расчеты двух вариантов магнитной системы источника с максимальным полем 2.5 и 5 Тесла, соответственно. Первый вариант магнитной системы использует стальной магнитопровод, ограничивающий максимальное магнитное поле величиной 2.5 Тесла. Второй вариант без магнито-провода имеет максимальное поле 5 Тесла. Интенсивность источника мюонов пропорциональна величине максимального магнитного поля.

Приведены результаты моделирования двух вариантов протонной мишени с радиационным и водяным охлаждением. Вариант мишени с радиационным охлаждением отличается простой и высокой эффективностью образования мюонов, но имеет существенный недостаток в виде радиационного загрязнения, связанного с высокой ~ 2000 С рабочей температурой мишени. Мишень с водяным охлаждением радиационно безопасна, вследствие низкой ~ 60 С температуры мишени, но имеет на 20% ниже эффективность образования

мюонов, по сравнению с первым вариантом.

Приводится описание системы по формирования мюонного пучка заданной полярности на основе S - образного соленоида, способного разделять частицы противоположных зарядов неоднородным магнитным полем.

Представлены расчеты защиты сверхпроводящего соленоида мюонного источника, которая позволяет уменьшить нагрев сверхпроводящей обмотки от вторичных нейтронов и 7-квантов до приемлемого уровня ~ 20 W. При этом радиационный нагрев сверхпроводящей обмотки, связанный с переносом тепла, составляет величину ~ 40 W.

Во второй главе описаны результаты исследования двух прототипов координатного детектора магнитного спектрометра. Приводятся результаты экспериментальных измерений вероятности образования 6- электронов и эффекта дрейфа электронов ионизации в дрейфовой камере, работающей в сильном (10 кГс) поперечном магнитном поле. Показано, что учет эффекта дрейфа позволяет получить но координатное разрешение ~ 150 мкм такое же, как и без магнитного поля.

Разработка и исследования двух прототипов координатного детектора показало, что возможно создать спектрометр с необходимыми характеристиками на основе существующей технологии.

Третья глава посвящена описанию исследований с прототипом калориметра на основе кристаллов PWO и лавинных фотодиодов большой площади (LAPD). Конструкция прототипа калориметра с использованием двух фотодиодов на кристалл PWO позволяет измерить энергетическое разрешение калориметра с помощью космических лучей, которое составляет величину (Je/E ~ 0.8%/у/Ё. Для сравнения разрешение CMS (LHC) калориметра на основе кристаллов PWO составляет величину <je/E ~ 3%/л/Ё. Такой способ позволит проводить непрерывную калибровку калориметра в течении всего времени эксперимента.

Проведено исследование времени высвечивания кристаллов PWO в зависимости от температуры с помощью однофотонного метода. Показано, что быстродействие калориметра, связанное с временем высвечивания кристалла, составляет величину равную 22 не.

Проведен анализ шумов электроники на основе эквивалентной схемы, позволяющий учитывать различные вклады в шумы: темновой ток фотодиода, шумовой ток предусилителя, емкость фотодиода и другие факторы. Получены аналитические выражения для вычисления шумов от процессов, связанных с наложением фоновых сигналов во время измерения сигнального процесса.

Разработка и исследование прототипа калориметра, позволило решить вопрос о возможности создания быстрого калориметра в области низких энергий ~ 100 МэВ с разрешением ое/Е ~ 1 %/у/Е, способного работать в сильном магнитном поле.

В четвертой главе описан новый метод на основе комбинаторно - ограниченного Кальман фильтра для отбора и реконструкции импульсов низкоэнергичных (30-100 МэВ/с) электронов с высокой точностью 5р/р ~ 10_3 в магнитном спектрометре в условиях высокого фона при поиске редких мю-онных процессов: ^ —> е конверсии, ¡1 —» е + 7 и /2 —► Зе. Особенностью метода является реконструкция событий по малой части измеренной траектории электронов, что позволяет работать при сверхвысокой интенсивности остановок мюонов (10пц/с) в мишени. Приводятся описание новой конструкция детектирующей системы, позволяющей исследовать процессы /I —► е конверсии, ц е + 7 и /л —> Зе на одной экспериментальной установке с одним набором модулей детекторов. Переход от одного из трех указанных экспериментов к другому осуществляется простой перестановкой модулей.

В пятой главе описан новый метод поиска процесса д —> е конверсии, основанный на использовании пульсирующего протонного пучка и объединении источника мюонов, системы формирования пучка и детектирующей части установки в одну магнитную систему с неоднородным полем.

Проводятся результаты детального моделирования различных фоновых процессов в трекере, которые влияют на импульсное разрешение спектрометра. Показано, что уровень основного фона очень сильно зависит от импульсного разрешение спектрометра (а) как ~ с6. Улучшение разрешения спектрометра в 2 раза приводит к подавлению основного фонового процесса в 64 раза.

Показано, что разработанный метод позволяет повысить уровень чувствительности эксперимента по поиску процессов \х —» е конверсия в 105 до уровня Яце < 4 • Ю-17, по сравнению с существующим экспериментальным уровнем равным Яце < 4.3 • Ю-12.

В шестой главе описан новый метод поиска процесса —> е+е~е+ основанный на использовании неоднородного магнитного поля, позволяющего удалить трекер и калориметр от мишени и тем самым значительно подавить фоновую загрузку детекторов. Что приводит к значительному уменьшению фона от случайных совпадений, который дает существенный вклад в фон и ограничивает уровень чувствительности эксперимента.

Получено аналитическое выражение для квадрата матричного элемента основного фонового процесса ¡л+ —» Зе2^, которое позволяет провести детальное моделирование фона в условиях экспериментальной установки с последующей процедурой поиска и реконструкции событий. Показано, что уровень основного фона сильно зависит от импульсного разрешения спектрометра (а) как ~ а6.

Показано, что разработанный метод позволяет повысить уровень чувствительности эксперимента по поиску процесса /л —► Зе в 300 раз до уровня < 3 • Ю-15, по сравнению с существующим экспериментальным уровнем равным Яце < 1.1 • Ю-12.

В седьмой главе описан новый метод поиска процесса ¡1+ —> е+ + 7 основанный на использовании неоднородного магнитного поля, позволяющего расположить калориметр и трекер таким образом, чтобы значительно подавить фоновую загрузку детекторов. Что приводит к значительному уменьшению фона от случайных совпадений, который дает основной вклад в фон и ограничивает уровень чувствительности эксперимента.

Проведенный анализ показывает, что достижимый уровень чувствительности эксперимента по поиску процесса ц+ —> е+ + 7 будет в основеном определяться фоном от случайных совпадений, который зависит квадратично от энергетического разрешения калориметра и линейно от импульсного разрешения спектрометра. Поэтому основной прогресс в уровне чувствительности эксперимента будет связан с улучшением энергетического разрешения кало-

риметра.

Проведено детальное моделирование процесса fi+ —» е+ + 7 в условиях экспериментальной установки с последующей процедурой поиска и реконструкции событий. Импульсное и угловое разрешение спектрометра составляет 0.26 МэВ/с и 5 мрад при реконструкции позитрона.

Показано, что разработанный метод позволяет повысить уровень чувствительности эксперимента по поиску процесса ¡i+ —> е+ + 7 в 100 раз до уровня Яце < 2 • Ю-14, по сравнению с существующим экспериментальным уровнем равным Rße < 2.4 • 10~12. При условии, что энергетическое разрешение калориметра составляет сте/Е ~ 0.2% ¡\[Ё.

В заключении приведены основные результаты диссертации.

Изложенные в диссертации материалы докладывались автором на научных семинарах ИЯИ РАН; на V всесоюзном семинаре "Программа экспериментальных исследований на ММФ ИЯИ"(Звенигород, 1987); на международном семинаре по физике промежуточных энергий (Москва, 1989); на международном совещании "9th Advanced ICFA Beam Dynamics Workshop" (Mountauk, США, 1995); на международном семинаре "Physics at the First Muon Collider and at the Front End of a Muon Collider"(Batavia, США, 1998);

Экспериментальные, теоретические и методические исследования, положенные в основу диссертации, выполнены в 1987 - 2010 гг. и опубликованы в авторитетных отечественных и международных научных журналах, трудах конференций, препринтах ИЯИ [52-55,57-59, 73, 95,96,132,153,162-164,183] всего 16 работ.

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы экспериментальной физики», Джилкибаев, Рашид Максудович

7.4 Выводы

В заключении седьмой главы диссертации сделаем следующие выводы, основанные на результатах опубликованных работ [57,59,162].

Предложен и разработан новый метод поиска процесса —> е+ + 7 основанный на использовании неоднородного магнитного поля, позволяющего расположить калориметр и трекер таким образом, чтобы значительно подавить фоновую загрузку детекторов. Что приводит к значительному уменьшению фона от случайных совпадений, который дает основной вклад в фон и ограничивает уровень чувствительности эксперимента.

Проведенный анализ показывает, что достижимый уровень чувствительности эксперимента по поиску процесса /1+ —> е+ + 7 будет в основеном определяться фоном от случайных совпадений, который зависит квадратично от энергетического разрешения калориметра и линейно от импульсного разрешения спектрометра. Поэтому основной прогресс в уровне чувствительности эксперимента будет связан с улучшением энергетического разрешения калориметра.

Проведено детальное моделирование процесса /1+ —> е+ + 7 в условиях экспериментальной установки с последующей процедурой поиска и реконструкции событий. Показано, что импульсное и угловое разрешение спектрометра составляет 0.26 МэВ/с и 5 мрад при реконструкции позитрона.

Показано, что разработанный метод позволяет повысить уровень чувствительности эксперимента по поиску процесса ц+ —> е+ + 7 в 100 раз до уровня Лце < 2 • Ю-14, по сравнению с существующим экспериментальным уровнем равным < 2.4 • 10~12. При условии, что энергетическое разрешение калориметра составляет сге/Е ~ 0.2% /у/Ё.

Заключение

В диссертации получены следующие основные результаты:

1. Предложен и разработан новый метод создания сверхинтенсивного импульсного источника отрицательных и положительных мюонов на основе открытой магнитной ловушки, созданной неоднородным магнитным полем. Показано, что интенсивность пучка отрицательных мюонов увеличивается в тысячу раз по сравнению с существующим уровнем 108fi~/с до величины равной 2 • 10и//-/с. Интенсивность источника положительных мюонов увеличивается в 5 раз, по сравнению с существующим в настоящее время пучком мюонов с интенсивностью 108/i+/s, до величины равной 5-108//+/s, которая ограничивается уровнем фона случайных совпадений. Разработанный в диссертации метод создания источника мюонов использован в эксперименте Mu2e (Е973) принятого к постановке на ускорителе FNAL (Чикаго, США) в 2009 году, проекте экперимента COMET (КЕК, Япония) и проекте ускорителя collider.

2. Предложен и разработан новый метод поиска редких мюонных процессов, основанный на использовании пульсирующего протонного пучка и объединении источника мюонов, системы формирования пучка и детектирующей части установки в одну магнитную систему с неоднородным полем. Показано, что разработанный метод повышает чувствительность эксперимента по поиску процессов ц —> е конверсии, ц —»Зеи/i—» е + 7 по сравнению с существующим уровнем в 105 , 300 и 100 раз соответственно. При этом уровень чувствительность эксперимента по поиску процессов ¡1 —> е конверсии, fi —> Зе и // —► е + 7 составляет величины равные 4 • Ю-17, 3 ■ Ю-15 и 2 • Ю-14 по сравнению с существующим уровнем 4.3 -10 12, 1.1 • 10 12 и 2.4 • 10 12 соответственно. Разработанный в диссертации метод поиска использован в эксперименте Mu2e (Е973).

3. Разработана новая конструкция детектирующей системы, позволяющая исследовать процессы ц —» е конверсии, ¡1 —»Зеи/л—> е + 7 на одной экспериментальной установке с одним общим набором модулей детекторов. Переход от одного из трех указанных экспериментов к другому осуществляется простой перестановкой модулей.

4. Создано два прототипа трековой системы на основе дрейфовой камеры. Измеренная вероятность срабатывания соседней с треком ячейки камеры от 5 - электронов, образованных вдоль трека частицы, составляет величину равную 1.7%, которая хорошо согласуется с теоретическими оценками для двух разных приближений: 1.1% и 2.4%.

Измеренная зависимость эффекта сноса электронов ионизации в дрейфовой камере, работающей в сильном (10 кГс) поперечном магнитном поле, позволяет получить координатное разрешение ~ 150 мкм такое же, как и без магнитного поля.

5. Создан прототип быстрого калориметра электронов в области низких энергий 50-100 МэВ на основе сцинтилляционных кристаллов PWO и лавинных фотодиодов большой площади (LAPD). Энергетическое разрешение прототипа калориметра составляет величину се/Е = 0.8% /у/Ё , которое в три раза лучше, чем разрешение (3% /у/Ё) калориметра CMS (LHC) с кристаллами PWO. Проведенное исследование времени высвечивания кристаллов PWO с помощью одно-фотонного метода, показало, что быстродействие калориметра, связанное с временем высвечивания кристалла, составляет величину равную 25 не.

6. Разработан новый комбинаторно-ограниченный метод, на основе Кальман фильтра, отбора и реконструкции импульсов низко-энергичных (30100 МэВ/с) электронов с высокой точностью ар/р ~ 103 в магнитном спектрометре в условиях высокого фона при поиске редких мюонных процессов: /л —► е конверсии, >е + 7и/х—>3е. Особенностью метода является реконструкция событий по малой части измеренной траектории электронов, что позволяет работать при сверхвысокой интенсивности остановок мюонов (1011/л/с) в мишени.

7. Проведено детальное моделирование различных фоновых процессов в трекере, которые влияют на импульсное разрешение спектрометра. Показано, что уровень основного фона при поиске процессов ¡i —> е конверсии и /л —► Зб имеет сильную степенную зависимость ~ ít6 от разрешения спектрометра (а). Улучшение разрешения спектрометра в 2 раза приводит к подавлению основного фонового процесса в 64 раза. Показано, что уровень основного фона при поиске процесса /л —» е + 7 определяется фоном случайных совпадений и зависит квадратично от энергетического разрешения калориметра.

Я глубоко благодарен моему учителю академику РАН В.М. Лобашеву, безвременно ушедшему от нас, за поддержку и стимулирующие обсуждения, которые навсегда останутся в моей памяти.

Считаю своим долгом выразить искреннюю признательность директору ИЯИ РАН академику РАН В.А. Матвееву за поддержку и содействие в выполнении данной работы.

Хочу выразить свою благодарность коллегам по работе за многолетнее научное сотрудничество, многократные полезные обсуждения профессору Р.В. Коноиличу и кандидатам физико - математических наук С.Н. Гниненко, В.Д. Лаптеву, В.Л. Матушко и А.Н. Торопину.

Выражаю благодарность моим коллегам rio коллаборации MECO Д. Ска-ли, Р. Немети, А. Минсер, В. Молзон и многим другим за проведение совместных работ и многочисленные полезные дискуссии.

Я хочу поблагодарить мою жену Ольгу и дочь Юлю за многолетнюю поддержку в работе, без которой этот труд не был бы завершен.

Автор глубоко признателен всем, чья помощь и поддержка сделала возможным появление данного труда.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Джилкибаев, Рашид Максудович, 2012 год

Литература

[1] S. Weinberg Phys. Rev. Lett. 19, 1264 (1967).

[2] A. Salam N. Svartholm. ed. Elementary Particle Physics: Relativistic Groups and Analyticity. Eighth Nobel Symposium. Stockholm: Almquvist and Wiksell. pp. 367. (1968)

[3] J. D. Vergados, Phys. Rep. 133, 1 (1986).

[4] Y. Kuno, Y. Okada, Rev. Mod. Phys. 73, 151 (2001).

[5] N. V. Krasnikov, V. A. Matveev, Phys. Usp. 47, 643 (2004).

[6] The ATLAS Collab., JINST 3, S08003 (2008).

[7] The CMS Collab, JINST 3, S08004 (2008).

[8] C. Amsler et al. Phys. Lett. B 667, 1 (2008).

[9] J. Steinberger, H. Wolfe, Phys. Rev. 100, 1490 (1955).

[10] M. Conversi et al, Phys. Rev. D122, 687 (1961).

[11] R. Sard et al, Phys. Rev. 121, 619 (1961).

[12] G. Conforto et al, Nuovo Cimento 26, 261 (1962).

[13] J. Bartley et al, Phys. Lett. 13, 258 (1964).

[14] D. Bryman et al, Phys. Rev. Lett. 28, 1469 (1972).

[15] A. Badertscher et al, Nucl. Phys. A377, 406 (1979).

[16] S. Ahmad et al, Phys. Rev. D38, 2102 (1988).

[17] M. Ahmed et al., Phys. Rev. D65, 112002 (2002).

[18] M. L. Brooks et al., Phys. Rev. Lett. 83, 1521 (1999).

[19] J. Adam et al., Phys. Rev. Lett. 107, 171801 (2011).

[20] U. Bellgardt et al., Nucl. Phys. B299, 1 (1988).

[21] C. Dohmen et al., Phys. Lett. B317, 631 (1993).

[22] D. Ambrose et al., Phys. Rev. Lett. 81, 5734 (1998).

[23] K. Arisaka et al., Phys. Rev. Lett. 70, 1049 (1993).

[24] T. Akagi et al., Phys. Rev. Lett. 67, 2614 (1991).

[25] P. Krolak et al., Phys. Lett. B320, 407 (1994).

[26] A. M. Lee et al., Phys. Rev. Lett. 64, 165 (1990).

[27] R. Cahn, H. Harari Nucl. Phys. B176, 135 (1980).

[28] G. Feinberg, S. Weinberg, Phys. Lett. 3, 11 (1959).

[29] W. Marciano, S. Sanda Phys. Lett. 38, 1512 (1977).

[30] M. Peskin, Nucl. Phys. B175, 197 (1980).

[31] J. Ellis, Intense Medium Energy Source, edited by T.Goldman, AIP Conf. proc. 102, (1983).

[32] Y. Fukuda et al., Phys. Lett. B436, 33 (1998).

[33] Y. Fukuda et al., Phys. Lett. B433, 9 (1998).

[34] Y. Fukuda et al., Phys. Rev. Lett. 81, 1562 (1998).

[35] Y. Fukuda et al., Phys. Rev. Lett. 82, 2644 (1999).

[36] H.Nilles, Phys. Rep., 110 1, (1984).

[37] D.Kazakov, Surveys in High Energy Physics, 10 153, (1997).

[38] R. Barbieri, L. J. Hall, Phys. Lett. B338, 212 (1994).

[39] R. Barbieri, L. Hall, A. Strumia, Nucl. Phys. B445, 219 (1995).

[40] R. Barbieri, L. Hall, A. Strumia, Nucl. Phys. B449, 437 (1995).

[41] J. Hisano et al., Phys. Lett. B391, 341 (1997).

[42] M.Dine, Supersymmetry Phenomenology With a Broad Brush, hep-ph/9612389.

[43] M.Dine, Y.Nir, Y.Shirman, Phys. Rev., D 55 1501, (1997).

[44] S.Dubovsky, D.Gorbunov, Messenger-matter mixing and flavor violation, hep-ph/9706272.

[45] G.'t Hooft, Phys. Rev. Lett., 37 8, (1976); G.'t Hooft, Phys. Rev., D 14 3432, (1976).

[46] V.A.Kuzmin, V.A.Rubakov, M.E.Shaposhnikov, Phys. Lett., В 155 36, (1985).

[47] M.Fukugita, T.Yanagida, Phys. Rev. Lett., 58 1807, (1987).

[48] В.А.Рубаков, М.Е.Шаиошников, УФН, 166 493, (1996).

[49] А.Д.Сахаров, Письма в ЖЭТФ, 5 32, (1967).

[50] В.А.Кузьмин, Письма в ЖЭТФ, 13 335, (1970).

[51] A.Yu.Ignatiev, N.V.Krasnikov, V.A.Kuzmin, A.N.Tavkhelidze, Phys. Lett., В 76 436, (1978).

[52] А.И. Бочкарев, P.M. Джилкибаев, B.M. Лобашев, Труды 5 Всесоюззного семинара "Программа исследований на ММФ ИЯИ Звенигород, Апр. 1215, (1987).

[53] B.C. Абаджев,.., P.M. Джилкибаев и др., Труды международного семинара по физике промежуточных энергий, Москва, Ноя. 27-30, (1989).

[54] P.M. Джилкибаев, В.М. Лобашев, Ядерная физика, 49, 384 (1989).

[55] P.M. Джилкибаев, B.M. Лобашев, Ядерная физика, 73, 2067 (2010).

[56] PSI Scientific Report, Paul Scherrer Institute, (2007).

[57] V. Abadjev, .., R. Djilkibaev, et al, MELC, INR Proposal, Prep. 786/92, Moscow (1992).

[58] R.M. Djilkibaev, V.M. Lobashev, The Solenoid muon capture system for the MELC experiment, Proc. 9th Advance ICFA Beam Dynamica Workshop: Beam Dymanics and Technology Issues for fi+/-t~ Colliders, Montauk, New York, Oct 15-20 (1995).

[59] M. Bachman, .., R. Djilkibaev et al., MECO, BNL Proposal P940 (1997).

[60] S. Machida et al, PRIME, J-PARC LOI (2003).

[61] R. M. Carey, .., R. Djilkibaev et al, Mu2e, FNAL Proposal E973 (2009).

[62] D. Bryman et al, COMET, J-PARC Proposal, (2007).

[63] J. D. Jackson, Classical Electrodynamics, 2nd ed. (Wiley, New York, 1975).

[64] P.A. Aarnio, J. Lindgren, J. Ranft, et al, CERN/TIS-RP/190, (1987).

[65] H.C. Fesefeldt, Simulation of Hadronic Showeres, Physics and Applications. Report PITHIA 85-02, Achen, (1985).

[66] B.C. Барашенков, H.M. Соболевский и В.Д. Тонеев Атомная энергия 32, 123, (1972). А.В. Дементьев, Н.М. Соболевский и Ю.Я. Стависский NIM A374, 70, (1996).

[67] R.Brun et al. Program GEANT3, DD/EE/84-1, CERN (1984).

[68] S. Agostinelli et al. NIM A506, 250, (2003).

[69] N. Mokhov et al. Tech. Rep. Fermilab-Conf-04/053 (2004).

[70] J.F. Crawford et al. Phys. Rev, C22, 1184, (1980).

[71] Wolfram Mathematica 7, (2008).

[72] D. Artmutliski et al., Sov. J. Nucl. Phys., 48, 161 (1988), Prep. JINR Pl-91-191 (1991).

[73] R.M. Djilkibaev, MECO muon yield simulation using experimental data, Workshop on the Front end of a Muon Collider, edited by S. Geer and R. Raja, FNAL, Batavia 6-9 November, AIP Conf. Proc. vol. 435, (1998).

[74] N. Fujiwara et al. Nucl. Phys. A404, 509, (1983).

[75] R. Djilkibaev, A. Mincer, MECO Muon Yield Sensitivity, http://meco.ps.uci.edu/old/, meco073, (2001).

[76] S.Pissanetzky, Program MAGNUS, Texas Accelerator Center, 2319 Timberloch Drive. The Woodlands, Texas 77380, U.S.A.

[77] Program POISCR, Author: Chr. Iselin, CERN Computer Programs Library, T604, (1984).

[78] "Электро-технический справочник под общей редакцией П.Г.Грудинского и др., Москва, "Энергия том 1, стр. 217, (1974).

[79] S. Van Sciver et al., http://meco.ps.uci.edu/old/, meco042, (2001).

[80] А.И. Морозов, JI.С. Соловьев, Вопросы теории плазмы, вып. 2, Госатом-издат, М. (1963).

[81] Massachusetts Institute of Technology, Plasma Science and Fusion Center, Conceptual Design Report, MECO superconducting solenoid system, (2002).

[82] R. Djilkibaev, Drift formula test, http://meco.ps.uci.edu/old/, meco012, (1997).

[83] В.И.Балбеков, Л.М.Ткаченко, А.И.Федосеев, Программа MULTIC для расчета трехмерных магнитных полей, ИФВЭ 81 - 121, ОМВТ/ОУНК, Серпухов, (1981).

[84] J. Carmona, J. Рорр, http://meco.ps.uci.edu/old/, mecolOl, (2003).

[85] ANSYS Multiphysics, http://www.ansys.com (2003).

[86] S. Brooks, К. Walaron, Scoping Study meeting, p.ll, (2005).

[87] A.N. Zalikman, L.S. Nikitin, Tungsten, Moscow (1978).

[88] K. Brown et al. FY96 SEB Emittance Meas. Tech. Note 445, AGS BNL, (1996).

[89] И.Н.Копейкин, В.Л.Матушко, Моделирование мишенной части установки MELC, Internal INR memo-03, (2001).

[90] А.С.Ильинов, М.В.Казарновский, Г.К.Матушко и др., Библиотека программ (SUPER) для расчета взаимодействия частиц высоких энергий с однородными и неоднородными средами, ИЯИ АН СССР. Руководство для пользователей.М., (1985).

[91] M.Barbier, Indused Radioactivity., North-Holland Publishing Co., 1969.

[92] M.Barbier, A.Cooper, Estimate and Indused radioactivity in Acceleraters., CERN 65-34. (1965).

[93] Основные санитарные правила работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений, ОСП-72., М., Атомиз-дат, (1973).

[94] R. В. Clare and D. Strottman, Relativistic hydrodynamics and heavy ion reactions, Phys. Rept., 141, 177-280 (1986).

[95] В.С.Абаджев, P.M. Джилкибаев и др., Приборы и техника эксперимента 1, 63, (1995).

[96] В.С.Абаджев, P.M. Джилкибаев и др., Приборы и техника эксперимента 3, 50, (1995).

[97] R. Cizeron et al., Nucl. Instr. and Meth. A 307, 286, (1991).

[98] S.H. Oh et al., Nucl. Instr. and Meth. A 309, 368, (1991).

[99] T.S. Shin et al., Nucl. Instr. and Meth. A 332, 469, (1993).

[100] I.A. Golutvin et al., Nucl. Instr. and Meth. A 333, 536, (1993).

101 102

103

104

105

106

107

108

109

110 111 112

113

114

115

116

117

118 119

S. Majewski et al, Nucl. Instr. and Meth. A 348, 307, (1994).

G. Bonvicini et al., Nucl. Instr. and Meth. A 359, 492, (1995). T. Akesson et al., Nucl. Instr. and Meth. A 367, 143, (1995).

H. Orgen, Nucl. Instr. and Meth. A 367, 133, (1995).

Y. Arai et al., Nucl. Instr. and Meth. A 381, 355, (1996).

L. Benussi et al., Nucl. Instr. and Meth. A 419, 648, (1998).

J.Fisher et al., Nucl. Instr. and Meth. A238, 249 (1985).

R.S.Henderson et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-35, 477 (1988).

R.Openshaw et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-36, 567 (1989).

Rob Veenhof, CERN program library entry W5050 (1990).

R.S.Henderson et al., IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-34, 528 (1987).

P.R.Bevington, Data reduction and error analysis for the practical sciences, MG Graw-Hill Book Company, 1969.

B.Sadoulet, Proc. of the international conference on instrumentation for colliding beam physics, Stanford, California (1982), SLAC-250 Uc-34d (T/E/A).

Particle Data Group, Phys.Let. B204, 67 (1988).

E.J.Kobetich, R.Katz, Phys.Rev. 170, 391 (1968).

F.Sauli, CERN 77-09, 6 (1977).

W.Farr et al., Nucl. Instr. and Meth. 154, 175 (1978). P.Lenard, Ann. d. Phys. 12, 714 (1903).

W.Bothe, Handbook der Physik XXII/2 Springer-Verlag, Heidelberg, (1933).

120 121 122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

R.L. Jorry, Aust.J.Phys. 18, 237, (1965). L.H.G. Huxley et al., Proc.Roy.Soc. A196, 402, (1949). A. Breskin et al., Nucl. Instr. and Meth. 124, 189, (1975). T. Jamashita et al.,Nucl. Instr. and Meth. A283, 709, (1989). W.S Anderson et al., NIM A323, 273, (1992).

P.R. Bevington, Data reduction and error analysis for the physical sciences, Mc Graw-Hill Book Company, (1969).

CERN program library, CERN-CH, (1984).

A. Annenkov et al. Nucl. Instr. and Meth. A 246, 486, (1999).

A. Annenkov et al. Nucl. Instr. and Meth. A 450, 71, (2000).

Shanghai Institute of Ceramic, China.

D. W. Cooke et a/., J. Appl. Phys. 88, 7360 (2000).

J. Chen et al., Nucl. Instrum. Methods A 572, 218 (2007).

R. Djilkibaev et. al., JINST 5 T01003 (2010).

S. Cahtrchyan et. al. (CMS Collaboration) JINST 5 T03011 (2010).

K Aamodt et. al. (ALICE Collaboration), JINST 3 S08002 (2008).

R.J. Mclntyre, IEEE Trans. Electron Dev. ED-19, 703, (1972).

P.P. Webb, R.J. Mclntyre, J. Conradi, RCA Rev., 35, 234, (1974).

M. Moszynsky and B. Bengtson, Nucl. Instr. and Meth. A 142, 417, (1977).

X.D. Qu et al. Nucl. Instr. and Meth. A480, 470, (2002).

R. Sallen, L.Key IRE Tran. 2, 74, (1955).

TYVEK, DuPont Corp., http://www.dupont.com.

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159

160 161

K.H. Kampert et al., NIM A 349, 81, (1994). Technical Design Report for the BaBar Detector, (1995). G. Blanar et al, NIM A 203, 213, (1982). K. Deiters et al, NIM A 461, 574, (2001). HAMAMATSU Corp., http://www.hamamatsu.su Radiation Monitoring Devices Inc., http://www.rmdinc.com/ JULABO Corp., http://www.julabo.com P.Lecoq et al., NIM A365, 291, (1995). CAEN Corp., http://www.caen.it

A.Karar, Y.Musienko, J.CH.Vanel, NIM A428, 413, (1999).

R. Frühwirth, A. Stradlie, Comp.Phys.Comm. 120, 197, (1999).

A. Stradlie, R. Frühwirth, Nucl.Instr.Meth. A 566, 157, (2006).

R.Djilkibaev, R.Konoplich, e-Print/arXiv:hep-ex/0312022vl (2003).

R.E.Kaiman, Transactions of the ASME: J.Basic Engineering, D82, (1960).

P.Billoir, Nucl.Instr.Meth., 225, 352, (1984); R.Frühwirth, Nucl.Instr.Meth., A262, 444, (1987); P.Billoir, S.Qian, Nucl.Instr.Meth., A294, 219, (1990); E.J.Wolin, L.L.Ho, Nucl.Instr.Meth., A329, 493, (1993). R.Mankel, Nucl.Instr.Meth., A 395, 169, (1997). R.Friihwirth, Comp. Phys. Communication 100, 1-16 (1997). G.Kitagawa, Ann. Inst. Statist. Math., 46, 605 (1994).

162

163

164

165

166

167

168

169

170

171

172

173

174

175

176

177

178

179

180 181 182

R. M. Djilkibaev, R. V. Konoplich, JINST 4 P08004 (2009).

R. M. Djilkibaev, R. V. Konoplich, e-Print/arXiv:[hep-ph]/0902.0985 (2009).

R. M. Djilkibaev, R. V. Konoplich, e-Print/arXiv:[hep-ph]/0902.2430 (2009).

P.Hanggi, R.D.Viollier, U.Raff, and K.Alder, Phys.Lett. 51B, 119, (1974). F.Herzog and K.Alder, Helv.Phys.Acta 53, 53, (1980). R. Watanabe et al. Atomic and Nuclear Data Tab., 54, 165, (1993). O.Shanker, Phys.Rev. D25, 1847, (1982).

R.Djilkibaev, R.Konoplich, http://meco.ps.uci.edu/old/ mecol41 (2004). T. Stoval et al., Nucl. Phys. .A91 513, (1967). R.A. Eramzhyan et al., Nucl. Phys. .A290 294, (1977). R.A. Eramzhyan et al., Nucl. Phys. .B175 197, (1980). S. Sobottka and E. Wills, Phys. Rev. Lett., 13, 310, (1968). Y. G. Budyashov et al., Soviet Phys. JETP., 33, 11, (1971). Г.Т. Зацепин, Ядерная физика, 29, 1252 (1979). E. Bugaev et al., Cosmic muons and neutrino, Moscow (1970). P. Singer, Springer Tracts in Modem Physics, v.71, (1974). N.C. Mukhopadhyay, Physics Reports, 30, 1, (1977). M. Gmitro and P. Truol, Advances in Nucl. Phys., v.18, 241, (1987). T. Suzuki, D. Measday, J. Roalsvig, Phys.Rev. С 35, 6, 2212 (1987). S. Baker, D. Cousins, Nucl. Inst. Meth. 221, 437 (1987). Э. Брандт, "Статистические методы анализа наблюдений Москва (1975).

[183] R. M. Djilkibaev, R. V. Konoplich, Phys.Rev. D 79, 073004 (2009).

[184] W. Bertl et al., Phys. Lett. 140B 299, (1984).

[185] W. Bertl et al., Nucl. Phys. B260 1, (1985).

[186] D. Yu.Bardin, et al., JINR Preprint Rl-5520, Dubna (1970).

[187] D. Yu.Bardin, et al., Sov.J.Nucl.Phys.15 161, (1972).

[188] J. Sapirstein, LAMPF program library CPIZ (1982).

[189] P.M. Fishbane, K.J. Gaemers, 1986 Phys.Rev.D33 159.

[190] A. Kersch, et al., Nucl.Phys.A485 606,(1988).

[191] R.Mertig, et al., Comput.Phys.Commun.64 345, (1991).

[192] R.Brun and F.Rademakers, ROOT, Proc. AIHENP'96 Workshop, Lausanne, Sep.1996, Nucl.Inst. & Meth. in Phys.Res. A389 81, (1997).

[193] Y. Kuno, Y. Okada, Phys. Rev. Lett. 77, 434 (1996).