Badanie rozpadów mezonu  w eksperymencie WASA Marcin Berłowski Pod opieką prof. dr hab. Joanny Stepaniak

Plan prezentacji Eksperyment CELSIUS/WASA Mezon  Układ doświadczalny Rekonstrukcja przypadków Analiza przypadków Trochę o przyszłości Zakończenie

Eksperyment CELSIUS/WASA Pierścień akumulujący Protony z zewnętrznego akceleratora o E=180 MeV rozpędzane do EMax=1,45GeV Obwód 82 m Protony lub deuterony Duża świetlność (ok. 5·1030 cm-2s-1) Reakcje przyprogowe: - mały kąt produktów rozpadu - badanie oddziaływania między produktami reakcji - mniejsze tło

Ciekła tarcza Zestalony wodór lub deuter Częstotliwość 5-12 kHz Średnica kropel 25-50 μm Rozpędzone do prędkości 60 m/s

Mezon  Masa ok. 547,4 MeV/c2 Czas życia ok. 5·10-19 s Wszystkie liczby kwantowe za wyjątkiem C=+1 i P=-1 równe zeru Skład w modelu kwarkowym będący mieszaniną stanów 1 i 8 z kątem mieszania 20° |1sin8cos Duża masa (w porównaniu z mezonami ) związana z domieszką kwarków dziwnych Długi czas życia, gdyż wszystkie kanały rozpadu są w jakiś sposób zabronione

Mezon  - co jest w nim interesującego? Domieszka gluonów w funkcji falowej  i ’ (szczególnie w ’) Poszukiwania możliwości łamania symetrii izospinowej oraz symetrii ładunkowej C oraz symetrii CP Duża ilość kanałów rozpadów – możliwe różnorodne eksperymenty Badanie formfactora mezonu  w rozpadach leptonowych

Układ detekcyjny – centralny i przedni detektor

Układ detekcyjny – komora dryfowa 1738 rurek w 17 warstwach Średnica rurek od 4 do 8 mm Wypełnione CO2 i argonem

Plastic scintillator barell Szybki detektor, istotny w systemie wyzwalania

Układ detekcyjny – tagging spectrometer Reakcja pd3He Jon helu pod bardzo małym kątem System wyzwalania oparty o obserwację 3He nie wybiera nam konkretnych rozpadów mezonu 

Układ detekcyjny – tagging spectrometer

Rekonstrukcja torów w komorze dryfowej

Rekonstrukcja torów w komorze dryfowej Ruch cząstki w polu magnetycznym pt=0.3|q|Br

Czas t0 Jest to moment zajścia reakcji Potrzebne dokładne wyznaczenie, aby zdolność rozdzielcza komory była większa niż średnica rurki Czasy dryfu elektronów w komorze są rzędu mikrosekund a nam potrzebna dokładność rzędu nanosekund W eksperymencie pd3He nie można było korzystać z detektorów przednich

Poprawki do analizy przypadków Zwiększenie dokładności uzyskiwania czasu t0 poprzez uwzględnienie: - czasu przelotu cząstki z miejsca interakcji do detektora, kształtu jej toru i rodzaju cząstki - opóźnienia związanego z scyntylacją w detektorze plastikowym i przebiegiem impulsów w fotopowielaczach i światłowodach, w zależności od miejsca uderzenia w detektor Dokładności wyznaczenia pędu w komorze (9%-13% w zależności od pędu cząstki i jej kąta) poprawiła się po uwzględnieniu poprawek

Analiza – identyfikacja cząstek

Analiza – rozpady leptonowe 

Analiza – rozpad e+e- Dane inv_mass_eeg Monte Carlo

Analiza – rozpad e+e- e+e-

Analiza – rozpad e+e- e+e-

Analiza Teoretyczne oceny BR biorąc pod uwagę całkowitą ilość przypadków i efektywność rekonstrukcji zgadzają się z danymi eksperymentalnymi: BR (e+e-) = 4,9·10-3 BR(e+e- e+e-) = 2,4·10-5

Coś o przyszłości... Eksperyment WASA@COSY : - mniejsza szerokość wiązki i większe jej energie  zwiększenie świetlności do ok. 1032cm-2s-1  większe statystyki - Poszukiwanie e+e- - nie tylko  lecz także ’ (wkład gluonów do funkcji falowej ’, kąt mieszania ze stosunku rozpadów  i ’ na , stosunki mas kwarków z rozpadów 3) - Poszukiwanie ciekawych rozpadów  (na e+e-, e+e- +-) i ’ (na np.: 000, e+e-, 0e+e-, )

Dziękuję za uwagę...