Разработка моделирования и детекторов на пропорциональных камерах для исследования свойств адронов, рождающихся в антипротон-протонных аннигиляциях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Соколов, Андрей Валерьевич

• Соколов, Андрей Валерьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Соколов, Андрей Валерьевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Физическая мотивация

1.1. Обзор

1.2. Чармоний

1.3. Глюонные возбуждения

1.4. Очарованные частицы в ядерной среде

1.5. Гиперъядра, Гиператомы и Дибарионы

1.6. Другие задачи

Глава 2. Описание детектора

2.1. Введение

2.2. Требования к детектору

2.3. Структура детектора

Глава 3. Трековые детекторы

3.1. Микровершинный детектор

3.2. Центральный трекер

Глава 4. Дрейфовые трубки

4.1. Основные физические принципы работы цилиндрических пропорциональных камер

4.2. Моделирование пространственного разрешения дрейфовой трубки

4.3. Определение продольной координаты

Глава 5. Испытания прототипа дрейфовой трубки

5.1. Испытания стандартной дрейфовой трубки детектора COSY-TOF

5.2. Испытания полноразмерного прототипа дрейфовой трубки для PANDA

5.3. Заключение

Глава 6. Физические характеристики детектора PANDA

6.1. Введение

6.2. Пакет моделирования детектора PANDA

6.3. Геометрия детектора для моделирования

6.4. Результаты моделирования эталонных реакций

6.5. Заключение

Заключение

Литература

Список иллюстраций

Список таблиц

Автобиография

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка моделирования и детекторов на пропорциональных камерах для исследования свойств адронов, рождающихся в антипротон-протонных аннигиляциях»

Введение

Хотя уже более тридцати лет минуло со времени открытия J/tp, физика чармония всё ещё остаётся интересной и захватывающей областью исследований. Недавние открытия узких резонансов в системе чармония, г)'с и Х(3782), наряду с наблюдением узких очарованно-странных состояний -Dsj{2317) и Dsj{2460), сильно стимулировали теоретическую и экспериментальную активность. B-фабрики, являясь богатым источником состояний чармония, предоставляют новые возможности для поиска недостающих резонансов в системе чармония. Однако рождение чармония "на лету делает невозможной прецизионную спектроскопию вновь открытых состояний. Частично это может быть сделано экспериментами на электрон-позитронных коллайдерах, таких как CLEO-c и BES. Но их возможности ограничены, поскольку только состояния с квантовыми числами виртуального фотона JPC = 1 могут непосредственно рождаться в таких экспериментах.

Ещё одной причиной для более пристального взгляда на систему чармония является недавний прогресс в теориях эффективных полей, как например Нерелятивисткая КХД (NRQCD), которые способны теперь предсказывать количественно структуру уровней чармония.

Существуют также и другие нерешённые проблемы в этом диапазоне энергий. Подробнее они описаны в Главе 1.

Для изучения этих проблем, коллаборацией PANDA предлагается создать современный, универсальный детектор. Этот детектор будет установлен на накопительнов кольце HESR, которое является одним из главных компонентов международного ускорительного комплекса FAIR 2, создавае-

-'-http://www-new.gsi.de/fair/ехрегiments/hesr-panda/index_e.html

2http://www-new.gsi.de/fair/index_e.html

мого в Институте Физики Тяжёлых Ионов (GSI), расположенного в городе Дармштадт, Германия. Детектор сконструирован таким образом, чтобы полностью реализовать потенциал, заложенный в охлаждённом антипротонном пучке высокой интенсивности накопителя HESR.

Настоящая диссертация описывает результаты работы, посвящённой моделированию и научно-конструкторским разработкам трековой системы детектора PANDA, а также изучению технических характеристик детектора в целом.

Для изучениния центральной трековой системы детектора PANDA было использовано моделирование онованное на методе Монте-Карло. По результатам моделирование ространственное разрешение Микровершинного Детектора (MVD) составило 20 мкм. В результате была предложена новая, более реалистичная конструкция микровершинного детектора, обеспечивающая лучший баланс между физическими и техническими требованиями.

Была продемонстрирована возможность достичь относительного импульсного разрешения трековой системы на дрейфовых трубках (Straw Tube Tracker - STT) порядка 0.4%. Выбраная газовая смесь - аргон с добавление 10% углекислоты (Аг + 10% СО2), сочетает в себе хорошее пространственное разрешение в 120 мкм с малым временем дрейфа, меньшим 100 не, требуемым из-за ожидаемой большой скорости счёта событий.

На прототипе дрейфовой трубки была показана возможность использования метода деления заряда для восстановления продольной координаты. Было получено абсолютное пространственное разрешение 8.9 мм (или относительное 0.6%). На основании этих исследований был предложен новый вариант конструкции трековой системы, без использования слоев со скошенными трубками. Это позволяет сделать трековую систему механически стабильнее в сочетании с большей эффективностью регистрации.

Исследование слабоизученных резонансов в спектре чармония с энергией выше порога рождения DD мезонов, один из важных аспектов физической программы экспериментов с детектором PANDA. Соответствие детектора требованиям физической программы изучалось с помощью моделирования реакций рр ^(3770) DD and рр 0(4040) D*+D*~ в качестве эталонных процессов. Была продемонстрироване возможность достичь разрешения по инвариантной массе для резонансов -0(3770) и 0(4040) в 10 и 16Мев/с2 соответственно. Также была продемонстрирована возможность подавления фона на уровне 1010.

Недавние открытия узких мезонных состояний D*sJ{2317)+ и Dsj{2460)+ экспериментами BABAR и CLEO соответственно, вызвали большой интерес к спектроскопии мезонов с открытым очарованием. После их открытия появилось множество теорий, объясняющих необычно малые ширины и массы этих состояний. Важным критерием, позволяющим сократить их число, является полная ширина этих состояний. Прекрасное качество пучка накопителя HESR позволяет сделать это с точностью превышающей 100 кэв. При этом, эффективность регистрации рождения пар рр —> D*sJ(2S17)+D*sJ(2S17)- и рр £>sj(2460)+£>sj(2460)-, полученная с помощью моделирования, составляет 4.6 % и 3.3 % соответственно.

В Главе 1 описана обширная физическая программа экспериментов с де-тектом PANDA, ключевыми пунктам и которой являются изучение системы чармония и мезонов с открытым очарованием.

Физические требовани к детктору PANDA в целом, описаны в Главе 2.

Подробное описание центральной трековой системы и результатов её моделирования дано в Главе 3.

Основные принципы работы дрейфовых трубок и результаты моделирования их разрешения описаны в Главе 4.

Глава 5 содержит результаты тестовых испытаний прототипов цилиндрических дрейфовых трубок.

Описание пакета моделирования и результаты физического моделирования представлены в Главе 6.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Соколов, Андрей Валерьевич, 2005 год

Литература

[1] В.В. Aubert et al. Experimental observation of a heavy particle j. Phys. Rev. Lett., 33:1404, 1974.

[2] J.E. Augustin et al. Discovery of a narrow resonance in e+e- annihilation. Phys. Rev. Lett., 33:1406, 1974.

[3] K.K. Seth. In Proceedings of Heavy Flavours 8", 1999. http://www.hep. phys.soton.ac.uk/hf8/proc/seth.ps.gz.

[4] S. K. Choi et al. Observation of the eta/c(2s) in exclusive b -> к k(s) k-pi+ decays. Phys. Rev. Lett., 89:102001, 2002.

[5] D. M. Asner et al. Observation of eta/c' production in gamma gamma fusion at cleo. Phys. Rev. Lett., 92:142001, 2004.

[6] B. Aubert et al. Measurements of the mass and width of the eta/c meson and of an r]c{2s) candidate. Phys. Rev. Lett., 92:142002, 2004.

[7] C. Edwards et al. Observation an an rjc candidate state with mass 3592±5 mev. Phys. Rev. Lett., 48:70, 1982.

[8] F. Fang, T. Hojo, et al. Measurement of branching fractions for b r]ck* decays. Phys. Rev. Lett., 90:071801, 2003.

[9] M. Andreotti et al. Measurements of the magnetic form-factor of the proton for timelike momentum transfers. Phys. Lett., B566:45, 2003.

[10] K.E. Gollwitzer. The charmonium state (hc) produced in antiproton-proton annihilations, 1993. PhD diss., http://www.e835.to.infn.it/ people/gollwitz/thesis/.

[11] T. Armstrong et al. Observation of the 1pi state of charmonium. Phys. Rev. Lett., 69:2337, 1992.

[12] C. Patrignani. talk presented at "BEACH04", Chicago, U.S.A., June 2004.

[13] A. Tomaradze. talk presented at "QWG04", Beijing, China, October 2004.

[14] T.A. Armstrong et al. Study of the angular distribution of the reaction PP Xc2 -> j/il>7 e+e"7. Phys. Rev., D48:3037, 1993.

[15] M. Ambrogiani et al. Study of the 77 decays of the Xc2(l3i>2) and %c(l3p0) charmonium resonances. Phys. Rev., D62:052002, 2000.

[16] T. Barnes, S. Godfrey, and E. Swanson. Higher charmonia. hep-ph/0505002, 2005.

[17] S. Eidelman et al. Review of Particle Physics. Phys. Lett., B592:l+, 2004. http: //pdg. lbl. gov.

[18] J.Z. Bai et al. Search for ip(2s) production in e+e~ annihilations at 4.03 gev. Phys. Rev., D57:3854, 1998.

[19] L. Antoniazzi et al. Search for hidden charm states decaying into j/0 or V>' plus pions. Phys. Rev., D50:4258, 1994.

[20] L. Okun and M. Voloshin. Charmonium and quantum chromodynamics. SOV PHYS USPEKHI, 1977.

[21] F. Close and Zhao. On baryon-antibaryon coupling to two photons. Phys. Lett., B553-.211, 2003.

[22] S. K. Choi et al. Observation of a narrow charmoniumlike state in exclusive b± ^TT+Tr-j/i/j decays. Phys. Rev. Lett., 91:262001, 2003.

[23] D. Acosta et al. Observation of the narrow state x(3872) —> j/i/jn+'K in pp collisions at s = l.mev. Phys. Rev. Lett., 93:072001, 2004.

[24] V.M. Abazov et al. Observation and properties of the x(3872) decaying to }/ipTT+TT~ in pp collisions at y's^l^tev. Phys. Rev. Lett., 93:162002, 2004.

[25] B. Aubert et al. Study of the b~ —> j/ipk^'K^-K" decay and measurement of the b- x{3872)k~ branching fraction. Phys. Rev., D71:071103, 2005.

[26] E. Eichten, K. Lane, and C. Quigg. B-meson gateways to missing charmonium levels. Phys. Rev. Lett., 89:162002, 2002.

[27] T. Barnes and S. Godfrey. Charmonium options for the x(3872). Phys. Rev. D, 69:054008, 2004.

[28] K.J. Juge, J. Kuti, and C. Morningstar. Fine structure of the qcd string spectrum. Phys. Rev. Lett., 90:161601, 2003.

[29] N. Tornqvist. Isospin breaking of the narrow charmonium state of belle at 3872 mev as a deuson. Phys. Lett. B, 590:209, 2004.

[30] M.B. Voloshin. Heavy quark spin selection rule and the properties of the x(3872). Phys. Lett. B, 604:69, 2004.

[31] D.R. Thompson et al. Evidence for exotic meson production in the reaction 7x~p f]7T^p at 18 gev/c. Phys. Rev. Lett., 79:1630, 1997.

[32] G.S. Adams et al. Observation of a new ]pc = 1~+ exotic state in the reaction 7r~p —> 7r+7r~7r~p at 18 gev/c. Phys. Rev. Lett., 81:5760, 1998.

[33] A. Abele et al. Exotic 777r state in anti-p d annihilation at rest into 7r_7r°77 p(spectator). Phys. Lett., B423:175, 1998.

[34] J. Reinnarth. Evidence for an exotic partial wave in pi eta'. Nucl. Phys., A692:268, 2001.

[35] C. Amsler et al. High statistics study of fO (1500) decay into piO piO. Phys. Lett., B342:433, 1995.

[36] C. Amsler et al. High statistics study of fO (1500) decay into eta eta. Phys. Lett., B353:571, 1995.

[37] A. Abele et al. Observation of f(0)(1500) decay into k(l) k(l). Phys. Lett., B385:425, 1996.

[38] A. Abele et al. Study of fO decays into four neutral pions. Eur. Phys. J., 019:667, 2001.

[39] C. Amsler et al. Eta eta-prime threshold enhancement in anti-p p annihilations into piO eta eta-prime at rest. Phys. Lett., B340:259, 1994.

[40] P. Chen, X. Liao, and T. Manke. Relativistic quarkonia from anisotropic lattices. Nucl Phys. Proc. Suppl, 94:342, 2001.

[41] C. Michael. In Proceedings of "Heavy Flavours 8", 1999.

[42] R. Cester. In Proceedings of the "Super LEAR Workshop" pages 91-103, Zürich, 1991.

[43] M.K. Gaillard, L. Maiani, and R. Petronzio. Soft pion emission in p anti-p resonance formation. Phys. Lett., B110:489, 1982.

[44] C. Morningstar and M.J. Peardon. The glueball spectrum from an anisotropic lattice study. Phys. Rev., D60:034509, 1999.

[45] J. Sexton, A. Vaccarino, and D. Weingarten. Numerical evidence for the observation of a scalar glueball. Phys. Rev. Lett., 75:4563, 1995.

[46] P.R. Page. In Proceedings of the "pbar2000 Workshoppages 55-64, Chicago, 2001.

[47] R. Jones. In Proceedings of the workshop "Gluonic excitations", Jefferson Lab, 2003. in print.

[48] A. Bertin et al. A search for axial vectors in anti-p p —> k+- kO(miss) pi-+ pi+ pi- annihilations at rest in gaseous hydrogen at ntp. Phys. Lett., B400:226, 1995.

[49] F. Nichitiu et al. Study of the k+ k- pi+ pi- piO final state in antiproton annihilation at rest in gaseous hydrogen at ntp with the obelix spectrometer. Phys. Lett., B545:261, 2002.

[50] C. Morningstar and M.J. Peardon. Efficient glueball simulations on anisotropic lattices. Phys. Rev., D56:4043, 1997.

[51] H. Geissel et al. Deeply bound Is and 2p pionic states in pb-205 and determination of the s wave part of the pion nucleus interaction. Phys. Rev. Lett., 88:122301, 2002.

[52] H. Geissel et al. Phys. Lett., B549:64, 2002.

[53] H. Geissel et al. Precision spectroscopy of pionic Is states of sn nuclei and evidence for partial restoration of chiral symmetry in the nuclear medium. Phys. Rev. Lett., 92:072302, 2004.

[54] M. Nekipelov et al. Evidence of kaon nuclear and coulomb potential effects on soft k+ production from nuclei. Phys. Lett., B540:207, 2002.

[55] Z. Rudy et al. K+ production in proton-nucleus reactions and the role of momentum-dependent potentials. Eur. Phys. J., A15:303, 2002.

[56] Y. Shin et al. Enhanced out-of-plane emission of k+ mesons observed in au + au collisions at 1-a-gev. Phys. Rev. Lett., 81:1576, 1998.

[57] R. Barth et al. Subthreshold production of kaons and anti-kaons in nucleus-nucleus collisions at equivalent beam energies. Phys. Rev. Lett., 78:4007, 1997.

[58] F. Laue et al. Medium effects in kaon and antikaon production in nuclear collisions at subthreshold beam energies. Phys. Rev. Lett., 82:1640, 1999.

[59] P. Crochet et al. Sideward flow of k+ mesons in ru + ru and ni + ni reactions near threshold. Phys. Lett., B486:6, 2000.

[60] K. Wisniewski et al. Direct comparison of phase space distributions of k- and k+ mesons in heavy ion collisions at sis energies: Evidence for in medium modifications of kaons? Eur. Phys. J., A9:515, 2000.

[61] F. Klingl, N. Kaiser, and W. Weise. Current correlation functions, qcd sum rules and vector mesons in baryonic matter. Nucl. Phys., A624:527, 1997.

[62] D. Trnka et all. First observation of in-medium modifications of the omega meson. Phys. Rev. Lett, 94:192303, 2005.

[63] F. Klingl, S. Kim, S.H. Lee, P. Morath, and W. Weise. J/psi and eta/c in the nuclear medium: Qcd sum rule approach. Phys. Rev. Lett., 82:3396, 1999.

[64] Ye.S. Golubeva, E.L. Bratkovskaya, W. Cassing, and L.A. Kondratyuk. In-medium spectral functions of charmonia studied by bar anti-p + a reactions. Eur. Phys. J., A17:275, 2003.

[65] S.H. Lee and C.M. Ko. Charmonium mass in nuclear matter. Phys. Rev., C67:038202, 2003.

[66] S.H. Lee. Proceedings of int. workshop 'hadron 2003'. In Hadron Spectroscopy, pages 780-784, Aschaffenburg, 2004.

[67] K. Seth. Proceedings of int. workshop 'structure of hadrons'. Hirschegg, 2001.

[68] E.L. Bratkovskaya, W. Cassing, et al. Charmonium suppression with c anti-c dissociation by strings. Phys. Lett. B, 447:31-40, 1999.

[69] W. Cassing, Y.S. Golubeva, and L.A. Kondratyuk. Interactions of charmed mesons with nucleons in the anti-p d reaction. Eur. Phys. J., A7:279, 2000.

[70] W. Weise. Proceedings of int. workshop 'structure of hadrons'. Hirschegg, 2001.

[71] A. Hayashigaki. Mass modification of d meson at finite density in qcd sum rule. Phys. Lett., B487:96, 2000.

[72] A. Sibirtsev, K. Tsushima, and A.W. Thomas. On studying charm in nuclei through antiproton annihilation. Eur. Phys. J., A6:351, 1999.

[73] L. Tolos, J. Schaffner-Bielich, and A. Mishra. The properties of the d-meson in dense matter. J. Phys., G31:1213, 2005.

[74] B. Friman, S.H. Lee, and T. Song. D mesons in matter and the in-medium properties of charmonium. Phys. Lett., B548:153, 2002.

[75] Y. Golubeva, W. Cassing, and L. Kondratyuk. Probing the interactions of charmed mesons with nuclei in anti-p induced reactions. Eur. Phys. J., A14:255, 2002.

[76] M. Danysz and J. Pniewski. Phil. Mag., 44:348, 1953.

[77] M. Danysz et al. Nucl. Phys., 49:121, 1963.

[78] R. L. Jaffe. Perhaps a stable dihyperon. Phys. Rev. Lett., 38:195, 1977.

[79] R. L. Jaffe. Perhaps a stable dihyperon. Phys. Rev. Lett., 38:617 Erratum, 1977.

[80] G. R. Farrar and G. Zaharijas. Transitions of two baryons to the h dibaryon in nuclei, hep-ph/0303047, 2003.

[81] T. Sakai et al. H dibaryon. Prog. Theor. Phys. Suppl, 137:121, 2000.

[82] T. Yamada and C. Nakamoto. Structure of light s=-2 nuclei and hyperon mixing. Phys. Rev., 062:034319-1, 2000.

[83] I. N. Filikhin, A. Gal, and V. M. Suslov. Faddeev calculations for the a = 5,6 lambda lambda hypernuclei. Phys. Rev., 068:024002, 2003.

[84] R. M. Sternheimer and M. Goldhaber. Possibility of a;~-hyperonic atoms and the electric quadrupole moment of the u~ particle. Phys. Rev., A8:2207, 1973.

[85] A. J. Buchmann. Exchange currents in baryons. Z. Naturforschung, 52:877, 1997.

[86] Yong seok Oh. Electric quadrupole moments of the decuplet baryons in the skyrme model. Mod. Phys. Lett., A10:1027, 1995.

[87] A.J. Buchmann and E.M. Henley. Quadrupole moments of baryons. Phys. Rev. D, 65:073017, 2002.

[88] B. Aubert et al. Experimental observation of a heavy particle j. Phys. Rev. Lett., 90:242001, 2003.

[89] D. Besson et al. Observation of a narrow resonance of mass 2.46-gev/c**2 decaying to d/s*+ piO and confirmation of the d/sj*(2317) state. Phys. Rev., D68:032002, 2003.

[90] Y. Mikami et al. Measurements of the d/sj resonance properties. Phys. Rev. Lett., 92:012002, 2004.

[91] N. Isgur, R. Kokoski, and J. Paton. Gluonic excitations of mesons: Why they are missing and where to find them. Phys. Rev. Lett., 54:869, 1985.

[92] M. Nowak, M. Rho, and I. Zahed. Chiral doubling of heavy-light hadrons: Babar 2317- mev/c**2 and cleo 2463-mev/c**2 discoveries. Acta Phys. Polon., B35:2377-2392, 2004.

[93] Chiral Doubling of Heavy-Light Hadrons: New Charmed Mesons Discovered by BABAR, CLEO and BELLE., volume 717 of AIP Conf. Proc., 2004. hep-ph/0311154.

[94] K. Abe et al. One-loop weak corrections to the bb cross section at tev energy hadron colliders. Phys. Lett., B570:205-214, 2003.

[95] J. M. Link et al. Measurement of masses and widths of excited charm mesons d2* and evidence for broad states. Phys. Lett., B586:ll-20, 2004.

[96] I. Bigi. Cp violation. Surveys High Energy Phys., 12:269, 1998.

[97] B. Aubert et al. Observation of cp violation in the 6° meson system. Phys. Rev. Lett, 87:091801, 2001.

[98] K. Abe et al. Observation of large cp violation in the neutral b meson system. Phys. Rev. Lett., 87:091802, 2001.

[99] G. Burdman. Charm mixing and cp violation in the standard model, hep-ph/9407378.

[100] P.F. Harrison and H.R. Quinn, editors. The Babar Physics Book. SLAC, 1998. SLAC-R-504.

[101] K. Goeke, M.V. Polyakov, and M. Vanderhaeghen. Hard exclusive reactions and the structure of hadrons. Prog. Part. Nucl. Phys., 47:401, 2001.

[102] M. Diehl. Generalized parton distribution. Phys. Rept., 388:41-277, 2003.

[103] D. Miiller et al. Wave functions, evolution equations and evolution kernels from light-ray operators of QCD. Fortschr. Phys., 42:101, 1994.

[104] A.V. Radyushkin. Scaling limit of deeply virtual compton scattering. Phys. Lett., B380:417, 1996.

[105] X.-D. Ji. Gauge invariant decomposition of nucleon spin. Phys. Rev. Lett., 78:610, 1997.

[106] A.V. Radyushkin. Nonforward parton densities and soft mechanism for form factors and wide-angle compton scattering in QCD. Phys. Rev. D, 58:114008, 1998.

[107] M. Diehl. Linking parton distributions to form factors and compton scattering. Eur. Phys. JC8:409, 1999.

[108] F.E. Close and P.R. Page. Do psi (4040), psi (4160) signal hybrid charmonium? Phys. Lett. B, 366:323-328, 1996.

[109] A. Freund, A.V. Radyushkin, A. Schäfer, and Ch. Weiss. Exclusive annihilation p anti-p -> gamma gamma in a generalized parton picture. Phys. Rev. Lett., 90:092001, 2003.

[110] M. Diehl, P. Kroll, and C. Vogt. Two-photon annihilation into baryon antibaryon pairs. Eur. Phys. J., C26:567, 2002.

[111] C.F. Berger and W. Schweiger. Hard exclusive baryon antibaryon production in two-photon collisions. Eur. Phys. J., C28:249, 2003.

[112] T.A. Armstrong et al. Two-body neutral final states produced in antiproton - proton annihilations at 2.911-gev <= s**(l/2) <= 3.686- gev. Phys. Rev., D56:2509, 1977.

[113] H. Li. Measurements of the electromagnetic form factor of the proton. http://bes.ihep.ac.cn/bes2/physics/R-Phys/doc/ppb_ 060904.ppt, 2004.

[114] T.A. Armstrong et al. Measurement of the proton electromagnetic form-factors in the timelike region at 8.9-gev**2 - 13-gev**2. Phys. Rev. Lett., 70:1212, 1993.

[115] M. Ambrogiani et al. Measurements of the magnetic form factor of the proton in the timelike region at large momentum transfer. Phys. Rev., D60:032002, 1999.

[116] J. Arrington. How well do we know the electromagnetic form factor of the proton? Phys. Rev., C68:034325, 2003.

[117] M. Kotulla et al. Panda technical progress report. Darmstadt, 2005. http: //www.epl.rub.de/~panda/archive/public/panda_tpr.pdf.

[118] M. Bleicher et al. Relativistic hadron hadron collisions in the ultra-relativistic quantum molecular dynamics model. J. Phys., G25:1859-1896, 1999.

[119] S. A. Bass et al. Microscopic models for ultrarelativistic heavy ion collisions. Prog. Part. Nucl. Phys., 41:225-370, 1998.

[120] C. Ekstroem et al. Hydrogen pellet targets for circulating particle beams. Nucl lustrum. MethA371:572-574, 1996.

[121] Anke pellet target, 2004. http://www.fz-juelich.de/ikp/anke/en/ pellet. shtml.

[122] C. Ekström et al. The celsius/wasa pellet target system. Phys. Scripta, T99-.169-172, 2002.

[123] J. Zabierowski et al. The celsius/wasa detector facility. Phys. Scripta, T99:159-168, 2002. http://www5.tsl.uu.se/wasa.

[124] Technical report. ATLAS Technical Design Report 11, CERN/LHCC 9813.

[125] Technical report. CMS Technical Design Report 5, CERN/LHCC 98-6.

[126] P. Holl, P. Fischer, P. Klein, G. Lutz, W. Neeser, L. Strüder, and N. Wermes. IEEE Trans. Nucl. Sc., 47:1421, 2000.

[127] D.R. Nygren and J.N. Marx. The time projection chamber. Phys. Today, 31:46, 1978.

[128] C. Brand, S. Cairanti, P. Charpentier, D. Delikaris, P. Delpierre, H. Foeth, B.W. Heck, H.J. Hilke, A. Sancho, J. Wildman, C. Aubret, P. Billoir, et al. The DELPHI time projection chamber. A283:567-572, 1989.

[129] P.S. Marrocchesi et al. The spatial resolution of the ALPEH TPC. Nucl. Instrum. Meth., A283:573-577, 1989.

[130] F. Sauli. GEM: A new concept for electron amplification in gas detectors. A386:531-534, 1997.

[131] H. Staengle et al. Test of a large scale prototype of the dire, a cherenkov imaging detector based on total internal reflection for babar at pep-ii. Nucl. Instrum. Meth., A397:261-282, 1997.

[132] The belle detector. Nucl. Instrum. Meth., A479:117-232, 2002. http: //beauty. bk. tsukuba. ac. jp/belle/nim/total/.

[133] N. Akopov et al. The hermes dual-radiator ring imaging cerenkov detector. Nucl. Instrum. Meth., A479:511-530, 2002.

[134] M.Yu. Barnyakov, A.R. Buzykaev, et al. Development of aerogel cherenkov counters with wavelength shifters and phototubes. Nucl. Instrum. Meth., A419:584-589, 1998.

[135] K. Mengel et al. Detection of monochromatic photons betwen 50-mev and 790- mev with a pbwo-4 scintillator array. IEEE Trans. Nucl. Sci., 45:681685, 1998.

[136] R. Novotny et al. Electromagnetic calorimetry with pbwo-4 in the energy regime below 1-gev. IEEE Trans. Nucl. Sei., 47:1499-1502, 2000.

[137] M. Hoek et al. Charged particle response of pbwo-4. Nucl. lustrum. Meth., A486:136-140, 2002.

Technical proposal. CERN/LHC 9.71.

Technical proposal, 1994. CERN/LHCC 94-38, LHCC/P1.

G. S. Atoyan et al. Lead-scintillator electromagnetic calorimeter with wave length shifting fiber readout. Nucl. lustrum. Meth., A320.T44, 1992.

G. David et al. Performance of the phenix em calorimeter. Technical report, PHENIX Tech. Note 236, 1996.

A. Golutvin. Electromagnetic calorimeter for hera-b. 1994. HERA-B Tech. Note 94-073.

Lhcb technical proposal cern lhcc 98-4, lhcc/p4, 1998.

I-H. Chiang et al. Kopio - a search for k° —> it°i/u. 1999. KOPIO Proposal.

T. C. Awes et al. The mid-rapidity calorimeter for the relativistic heavy-ion experiment wa80 at cern. Nucl. lustrum. Meth., A279:479, 1989.

Babar technical design report. Technical report, SLAC, 1995.

S. Aubert et al. The babar detector. Nucl. Inst. Meth., A479:l-116, 2002.

L. Aystö et al. An International Accelerator Facility for Beams of Ions and Antiprotons. GSI, Darmstadt, 2001. Conceptual Design Report.

Atlas technical design report. Technical report, 1997. CERN/LHCC/97-16.

Alice technical design report. Technical report, 1999. CERN LHCC 99-12.

[151] T. Stockmanns. The micro-vertex-detector of the panda experiment at darmstadt. 10th European symposium on semiconductor detectors, Wildbad Kreuth, 2005.

[152] R.L. Gluckstern. Uncertaintes in track momentum and direction due to multiple scattering and measurement errors. NIM, 24:381, 1963.

[153] V.V. Anashin et al. Status of the kedr detector. NIM A, 478:420-425, 2002.

[154] C. Brand et al. Construction and beam test result for the delphi two metre straw detector. NIM A, 283:567-572, 1989.

[155] C. Brand et al. Construction and beam test result for the delphi two metre straw detector. NIM A, 367:129-132, 1995.

[156] L. Benussi et al. A 18-m**2 cylindrical tracking detector made of 2.6-m long, stereo mylar straw tubes with 100-mu-m resolution. Nucl. Instrum.Meth, A419:648, 1998.

[157] R. Bilger et al. The WASA detector at CELSIUS. Nucl. Phys., A663:1073, 2000.

[158] V.M. Aulchenko et al. Vertex chamber for the kedr detector. NIM A, 283:528-531, 1989.

[159] V. N. Bychkov et al. Construction and manufacture of large size straw-chambers of the COMPASS spectrometer tracking system. Part, and Nucl. Lett., 2:111, 2002.

161

162

163

164

165

166 167

168

169

M. Abdel-Bary et al. Evidence for a narrow resonance at 1530 MeV/c2 in the K0 p - system of the reaction pp -> Sigma+ K0 p from the COSY-TOF experiment. Phys. Lett, B595:127, 2004.

LHCb Collaboration. LHCb: Technical Proposal. CERN/LHCC-98-004, 1998.

BTeVCQ Preliminary TDR. http://www-btev.fnal.gov/DocDB/0000/ 000032/002/ptdr .html, 1999.

W. Blum and L. Rolandi. Particle Detection with Drift Chambers. Springer Verlag, Berlin, 1993. ISBN 3-540-56425-X.

V.M. Aulchenko et al. Mylar drift tubes for tracking. Technical report, BINP Preprint 84-166, 1984.

Mylar, poliester film, registered trademark of dupont, www.dupont.com.

Kapton, polyimide film, registered trademark of dupont, www.dupont.com.

P. Wintz et al. A large tracking detector in vacuum consisting of self-supporting straw tubes. In AIP conf. Proc., volume 698, page 789, 2004.

M.S. Livingston and H.A. Bethe. Nuclear dynamics. Rev. Mod. Phys., 9:285, 1937.

C.J.S. Damerell. Vertex Detectors. RAL, 077, 1986.

170] F. Sauli. Principles of operation of multiwire proportional and drift chambers. CERN 77-09, (1977).

[171] E.J. Kobetich and R. Katz. Energy deposition by electron beams and delta rays. Phys. Rev., 170/2:391, 1968.

[172] F. Lapique and F. Piuz. Simulation of the measurement by primary cluster counting of the energy lost by a relativistic ionizing particle in argon. NIM, 175:297, 1980.

[173] F. Sauli and A. Peisert. Drift and diffusion of electrons in gases: A compilation. CERN 84-08, 1984.

[174] V. Palladino and B. Sadoulet. Application of classical theory of electrons in gases to drift proportional chambers. NIM, 128:323, 1975.

[175] S. Biagi. Magboltz cross sections, http://rjd.home.cern.ch/rjd/ cgi-bin/cross.

[176] S. Biagi. Magboltz: Transport of electrons in gas mixture, version 7.1. http: //consult. cern. ch/writeup/magboltz/, 2005.

[177] R. Veenhof. Garfield, simulation of gaseous detectors, http://consult. cern. ch/writeup/garf ield/examples/, 2005.

[178] A. Breskin, G. Scharpak, et al. Recent observations and measurements with high-accuracy drift chambers. NIM, 124:189, 1975.

[179] P. Cwetanski, A. Romaniouk, and V.Sosnovtsev. Studies of wire offset effect on gas gain in the atlas trt straw chamber. ATLAS Internal Note ATL-INDET-, 17/08 2000. 016.

[180] G.D. Alkhazov. Statistics of electron avalanches and ultimate resolution of proportional counters. NIM, 89:155, 1970.

[181] J. Va'vra. High resolution drift chambers. SLAC-PUB-3727.

[182] R. Veenhof. Garfield, simulation of gaseous detectors. CERN Program Library Writeup W5050, CERN, Geneva, Switzerland, 2005.

[183] G. Sharma and F. Sauli. Low mass gas mixtures for drift chambers operation. NIM, 350:470-477, 1994.

[184] P. Colas et al. Electron drift velocity measurements at high electric fields. NIM, 478:215-219, 2002.

[185] C. Avanzini et al. Test of a small prototype of the kloe drift chamber in magnetic field. NIM, A 449:237-247, 2000.

[186] A. Pullia, W.F.J Miiller, et al. Resistive or capacitive charge-division readout for position-sensitive detectors. IEEE Trans. Nucl. Sci., 49:3269, 2002.

[187] D.V. Chernyak et al. The performance of the drift chamber for the cmd-2 detector. Nucl. Instrum. Meth., A419:370, 1998.

[188] S.F. Biagi and P.S.L. Booth. A comparison of the charge division and timing difference techniques in the streamer mode. Nucl. Instrum. Meth., A252:586, 1986.

[189] C.-I. Tan A. Capella, U. Sukhatme and J. Tran Thanh Van. Dual parton model. Phys. Rept., 236:225, 1994.

[190] V.V. Uzhinsky and A.S. Galoyan. Cross sections of various processes in pbar p interactions, hep-ph/0212369, 2002.

[191] Tilo Burghardt. Circle detection in images. http://www. cs.bris .ac.uk/ home/burghard/ImageProcessingReport.pdf.

[192] P. Billoir and S. Qian. Simultaneous pattern recognition and track fitting by the kalman filtering method. Nucl. Instrum. Meth., A294:219, 1990.

[193] F. James. MINUET, http: //wwwasdoc. web. cern. ch/wwwasdoc/minuit/ minmain.html, 2005.

[194] R.M. Djilkibaev and R.V. Konoplich. Kalman filter based trackerstudy for fj,e - conversion experiment. 2003.

[195] R. Friihwirt. Application of kalman filtering to track and vertex fitting. Nucl. Instrum. Meth., A262:444, 1987.

[196] A. Abele et al. pp-annihilation into LU7r0, ur] and urj at 600, 1200 and 1940 MeV/c. Eur. Phys. J., C12:429-439, 2000.

[197] A. Sokolov. Short description of the beam and target pipes construction, http: //www. gsi . de/documents/DOC-2003-Sep-50-2. ps, 2003.

[198] C. Hauviller. Design of vacuum chambers for experimental regions of colliding beam machines. 1993 European Particle Accelerator Conference, 1993.

[199] M. Ambrogiani et al. Phys. Lett., B566:45, 2003.

[200] W. Cassing and L.A. Kondratyuk Ye.s. Golubeva. Interactions of charmed mesons with nucleons in pd reaction. Eur. Phys. J., A7:279-285, 2000.

[201] J. Ritman. Study of the reaction pp —* -0(3770) —> DD. http://www-new. gsi ,de/Documents/D0C-2003-May-7-l.ps, 2003.

[202] J. Kroseberg. A study of B D{*)+D{*] decays with BABAR. Int. Journal of Modern Phys. A, 2004. DPF2004 Proceedings.

[203] N. Isgur and M.B. Wise. Spectroscopy with heavy quark symmetry. Phys. Rev. Lett., 66:1130, 1991.

[204] M. Di Pierro and E. Eichten. Excited heavy-light systems and hadronic transitions. Phys. Rev. D, 64:114004, 2001.

[205] Eef van Beveren and G. Rupp. Explaining the Ds(2317). AIP Conf. Proc., 687:86-95, 2003.

[206] A. Gillitzer. How to measure sub-MeV width ... http://www.epl.rub. de/~panda/db/meetingDBr/col/050321/AG18-050321_A_Gillitzer_ panda_mar05. ppt, 2005.

[207] B. Krokovny et al. Observation of the d/sj(2317) and d/sj(2457) in b decays. Phys. Rev. Lett., 91:262002, 2003.

[208] B. Aubert et al. Observation of a Narrow Meson Decaying to Ds7t°j at a Mass of 2A58GeV/c2. Phys.Rev., D69:031101, 2004.

[209] T. Barns, F.E. Close, and H.J. Lipkin. Implications of a dk molecule at 2.32 gev. Phys.Rev., D68:054006, 2003.

Список иллюстраций

1.1 Спектр чармония....................................................9

1.2 Потенциальные уровни чармония и спектр гибридных состояний из решёточной КХД............................................16

1.3 Предсказанный спектр глюболов из КХД расчётов на решётках 20

1.4 Сдвиг масс 7г, К и D мезонов......................................26

1.5 Спектр Ds мезонов..................................................30

1.6 "Портфельная" диаграмма процесса аннигиляция протона и антипротона в два фотона..........................................33

1.7 Процесс рождения Дрелл-Янговких двухлептонных пар. ... 34

1.8 Измерение электромагнитного формфактора....................37

1.9 Отношение электрического и магнитного формфакторов. ... 38

2.1 Графики зависимостей между импульсом и полярным углом мюонов и каонов.........................................41

2.2 Графики зависимостей между импульсом и полярным углом пионоа и каонов ....................................................43

2.3 Нейтроны из UrQMD вычислений для 4.05Гэв/ср + Си . . . 48

2.4 Схема детектора и его компонент ................................50

2.5 Расположение детекторов в центральном спектрометре..........53

2.6 Чертёж вакуумной системы для внутренней мишени внутри детектора PANDA ..................................................55

2.7 Проволочная мишень смонтированая на вилкообразной структуре....................................................................57

2.8 Художественный трёхмерный вид микровершинного детектора. Одна четверть детектора удалена для того, чтобы показать внутреннюю структуру....................... 58

2.9 Трёхмерный вид STT....................... 61

2.10 Трёхмерный вид ТРС....................... 61

2.11 Трёхмерное изображение MDC................... 63

2.12 Трёхмерное изображение переднего спектрометра (показана одна половина)............................ 71

3.1 Потери энергии для различных типов частиц в зависимости от

их импульса..........................................................82

3.2 Многократное рассеяние в кремнии в зависимости от кинетической энергии........................................................86

3.3 Первая версия компоновки детектора, представленная в концептуальном проекте детектора PANDA............................90

3.4 Разрешение в поперечном и продольном направлениях для старой геометрии MVD, полученное из моделирования..............91

3.5 Продольное сечение MVD, использованное для моделирования PANDA................................................................92

3.6 Сечение пластины микровершинного детектора..................92

3.7 Поперечное сечение MVD............................................93

3.8 Структура детектора, использованная в моделировании на основе GEANT4........................................................94

3.9 Сравнение между различными ориентациями пикселей..........95

3.10 Разрешение по вершине, полученное из моделирования..........97

3.11 Пространственное распределение вершин распадов D-мезонов. 98

3.12 Эффективность реконструкции одного или двух D-мезонов. . 99

3.13 Общий вид новой структуры детектора..............101

3.14 Количество вещества и число хитов для частиц, вылетающих

их первичной вершины.......................101

3.15 Иллюстрация параметров выражения 3.1.............106

3.16 Оценка импульсного разрещения БТТ...............109

3.17 Оценка полного импульсного разрешения.............110

3.18 Полное импульсное разрешение трекера.............110

3.19 Угловое разрешение трекера....................111

3.20 Импульсное разрешение трекера на трубках с толщиной стенки 90 /Ш1...............................113

3.21 Свойства анодных проволочек...................114

3.22 Трёхмерный вид 8ТТ с 11 двойными слоями...........119

4.1 Сечение столкновения для СО2 и Аг...............126

4.2 Скорость дрейфа электронов в смесях Аг — СО2........127

4.3 Изображение одноэлектронной лавины..............129

4.4 Коэффициенты Таунсенда для смесей Аг+С02 в разных пропорциях................................130

4.5 Завсимость газового усиления от напряжения..........131

4.6 Продольная диффузия в газовой смеси Лг+СОг разных пропорций................................135

4.7 Фокусировка на больших расстояниях..............138

4.8 Продольное сечение дрейфовой трубки..............141

4.9 Дрейф электронных кластеров в дрейфовой трубке.......141

4.10 Зависимость времени дрейфа от расстояния до трека......143

4.11 Зависимость диффузии от дистанции дрейфа..........143

4.12 Расстояние между кластерами в смеси Не+ 10%г —С4Д10. ■ • 147

4.13 Число электронов в кластере....................147

4.14 Распределение по размеру лавины.................148

4.15 Времени'ая сигнала после пересечения треком проволочки в газовой смеси Не + 10%г — С^Ню.................148

4.16 Форма сигнала в газовой смеси Не + 10%г — С^Ню.......149

4.17 Сравнение пространственного разрешения до и после коррекции систематического сдвига....................151

4.18 Временной спектр для смесей Аг + Ю%С02 и #е + 10%ï-C4#io-152

4.19 Дрейфовые кривые для смесей газов Аг + Ю%С02 и Не +

10 %i-C4H10.............................153

4.20 Пространственное разрешение для газовой смеси Аг+10%С02

при давлении 1 и 2ата.......................155

4.21 Пространственное разрешение для газовой смеси Не + 10%г— С^Ню при давлении 1 и 2ата....................156

4.22 Дрейфовые кривые для газовых смесей Аг + 10%С02 и Не + 10%г —С4Я10 при давлении 2 atm.................157

4.23 Пространственное разрешение для газовых смесей Аг -Ь 10%С02 и Не 4- 10%г — С^Ню при давлении 1 ата и уменьшенном газовом усилении......................158

4.24 Схема считывания дрейфовой трубки двумя зарядочувстви-тельными усилителями.......................158

5.1 Продольное сечение 1м дрейфовой трубки............162

5.2 Внешний вид тестовой установки.................162

5.3 Сравнение амплитуды сигнала на левом и правом концах дрейфовой трубки............................164

5.4 Ассиметрия сигнала для дрейфовой трубки длиной 1м.....165

5.5 Зависимость времени прихода сигнала от положения источника.165

5.6 Продольное разрешение для дрейфовой трубки длиной 1м и времени интегрирования сигнала 20 нс..............166

5.7 Разность в амплитудах сигналов в зависимости от сопротивления анодной проволочки.....................167

5.8 Ассиметрия сигнала и ^-разрешение для 1.5 м дрейфовой трубки.168

5.9 Схема интегрирования сигналов с противоположных концов трубки................................169

5.10 Сравнение между линейной и времязависимой ассиметриями. 172

5.11 Времязависимая асимметрия и ^-разрешение для 1.5 м дрейфовой трубки............................173

5.12 Продольное пространственное разрешение вблизи центра трубки................................173

5.13 Разрешение по г-координате для дрейфовой трубки длиной

1.5 м при облучении радиоактивным источником 90Зг/90У. . . 174

6.1 Графическое изображение поперечных параметров спирали. . 182

6.2 Сравнение пространственного разрешения МУБ с коррекцией многократного рассеяния и без неё................183

6.3 Полное число хитов на треке в центральном трекере......184

6.4 Распределение вероятности идентификации для каона и неправильной идентификации для пиона.............187

6.5 Распределение поперечной и продольной координат вершин кандидатов в Б мезоны.......................197

6.6 Распределение по величине распадной длины 1)-мезонных кандидатов................................199

6.7 Распределение по инвариантной массе ф(3770).......... 200

6.8 Распределение для поперечной и продольной координат вершины распада И0 —> К~-к+.....................206

6.9 Распределение для поперечной и продольной координат вершины распада И0 —» К~тт+п~тг+..................206

6.10 Разность инвариантных масс и И0 мезонов.........209

6.11 Распределение по длине распада кандидатов в I)0 мезоны. . . 210

6.12 Распределение по инвариантной массе в каналах распада -0(4040) в £>° К~71+ и £>° К-7Г+7Г-7Г+............210

6.13 Сечение рождения пары рр —> 1)*7(2317)+1)*/(2317)_ вблизи порога.................................212

6.14 Распределение по инвариантной массе и множественности реконструированных 7Г°........................213

6.15 Импульсное распределение продуктов распада в зависимости от полярного угла для реакции рр —> .0*7(2317)+Д^(2317)" —» £>+7г0Д-7г0 К'К+ 7Г+77+ с.с.................215

6.16 Распределение по поперечной и продольной координатам вершины распада Д мезона......................217

6.17 Рассчётая длина распада кандидатов в Д мезоны........219

6.18 Угловое распределение между Д и 7г°кандидатами и инвариантная масса 7г°...........................220

6.19 Разница инвариантных масс кандидатов в .0^(2317) и Д мезоны..................................220

6.20 Реконструированная инвариантная масса пары 1)*7(2317)+1)^(2317) мезонов................................221

6.21 Импульсное распределение продуктов распада в зависимости от полярного угла для реакции рр —» Д7(2460)+Д,/(2460)- —» £>+ 7 Дг 7 К+ 7г+ 7 + с.с..................224

6.22 Распределение по поперечной и продольной координатам вершины распада Ds мезона......................225

6.23 Число кластеров в ЕМС и угол между кандидатами в Ds и у. 225

6.24 Длина распада кандидатов в Ds мезоны.............227

6.25 Распределения по разности между инвариантными массами кандидатов в Dsj(2460) и Ds мезоны и по инвариантной массе Dsj(2460) мезона..........................228

6.26 Распределение по инвариантной массе пары .Dsj(2460)+.Dsj(2460)~ мезонов................................229

Список таблиц

1.1 Предсказания для узких резонансов чармония выше порога

рождения!} .О-мезонов....................... 12

2.1 Множественность нейтронов, протонов и пионов в одном событии в зависимости от атомной массы ядра, полученная из \JtQMD ............................... 47

3.1 Эталонные эксперименты, предъявляющие повышенные требования к вершинному детектору..................................83

3.2 Вероятность прохождения .О-мезонами отбора....................98

3.3 Геометрический прогиб и расстояние между трубками.....106

3.4 Недавние эксперименты, использующие дрейфовые трубки. . 108

3.5 Средняя толщина дрейфовой трубки...............112

3.6 Сравнение свойств лавсана и Каптона..............112

4.1 Свойства различных газов и газовых смесей...........124

4.2 Параметры различных газовых смесей, использованных в моделировании.............................144

6.1 Параметры материалов, которые могут быть использованы для изготовления вакуумных камер................190

6.2 Наиболее важные каналы распада мезона..........194

6.3 Параметры отбора И Б пар.....................198

6.4 Выход сигнальных и фоновых событий на каждой ступени отбора ^(3770).............................200

6.5 Избранные моды распадов с соответствующими относительными вероятностями для И0 мезона................203

6.6 Параметры отбора пар..................207

6.7 Выход сигнальных и фоновых событий на каждой ступени отбора -0(4040) кандидатов......................208

6.8 Каналы распада для мезона, с соответствующими относительными вероятностями......................214

6.9 Критерии отбора для пары ^(2317)+,С*7(2317)- мезонов. . . 218

6.10 Выход сигнальных событий на каждой ступени отбора пар В*^(2Ш)+кандидатов.................222

6.11 Критерии отбора пар DSJ(24:60)+DSJ(2460)~ мезонов......226

6.12 Выход сигнальных событий на каждой ступени отбора пар DsJ(2m)+DSJ(2my........................230

Автобиография

Личные данные

ФИО.:

Андрей Валерьевич Соколов

Адрес:

Ргапкепв^аВе 8, 52428 ЛиИсЬ

Дата и место рождения:

17.03.1968 г. Усолье-Сибирское Иркутской области, Российской Федерации

Национальность: русский

Семейное женат, 1 ребёнок (2001 г.р,

положение:

Среднее образование: 1976-1984

Средняя школа №10 г. Усолье-Сибирское, Российская Федерация

1984-1985

Физико-математическая школа №165 Новосибирск, Российская Федерация

Высшее образование: 1985-1986 и

Физический факультет

1989-1993

Военная служба: 1986-1989

Профессиональная 1993-2002 деятельность:

2002-2004

Февраль 2004 -Июль 2004

с Августа 2004

Новосибирского государственного университета

Военно-морской флот

Младший научный сотрудник в Будкеровском институте ядерной физики, Новосибирск

Научный сотрудник в С81 -- Институте физики тяжёлых ионов, Дармштадт, ФРГ

Научный сотрудник II. физического института, Университета имени Юстуса Либига, Гиссен, ФРГ

Научный сотрудник Института ядерной физики, научно-исследовательского центра г. Юлих, ФРГ