Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес
оригинального документа
: http://top.sinp.msu.ru/lev/phd/node6.html
Дата изменения: Fri Aug 3 17:16:25 2001 Дата индексирования: Sat Feb 2 21:40:33 2013 Кодировка: koi8-r |
Как было отмечено выше, конечная сигнатура событий с рождением одиночного
топ-кварка следующая:
Полное сечение фона, более чем на два порядка превышает сигнальное.
Этот процесс включает 32 подпроцесса для
-кварков и глюонов в начальном
состоянии [15] и полное сечение составляет 1240 pb для Tevatron и 7500 pb
для LHC. Особенность процессов с рождением одиночного топ-кварка состоит в рождении
высоко энергичного
(от топ-кварка) и одного дополнительного
. Следовательно можно
применить дополнительное условие - идентификации
струй в событиях. В
расчетах, выполненных в данной
главе, эффективность регистрации двух
струй принята равной 50% .
Однако, даже после требования двойного
-тагирования вклад от легких
кварков остается большим. Основываясь на оценках из работы [45]
эффективность неправильной идентификации легких струй, как
струй, принята равной 0.5% .
На рисунке 1.9 представлены основные диаграммы для фона
(через глюон и порядка
, и
). Так как диаграммы
для
и
процессов существенно отличаются (следовательно отличается
и кинематика), эти процессы рассмотрены отдельно.
Значительная часть фона возникает от парного рождение топ-кварков в сильных взаимодействиях,
когда один из топ-кварков распадается по адронной моде распада , а другой по лептонной.
Основным обрезанием, дающим возможность уменьшить этот фон, является ограничение
на число струй в событии. На партонном уровне это обрезание практически подавляет
данный процесс, но после моделирования адронизации и отклика детектора необходимо
вводить дополнительные обрезания, описанные ниже. Полное NLO сечение для этого фона, полученное в
работе [48], составляет 7.5 pb на Tevatron и 760 pb на LHC.
Другой важный фон идет от многоструйных КХД процессов в случае, когда одна из
струй ложно идентифицируется в детекторе как электрон. Вероятность такой
ошибочной идентификации мала (примерно 0.01-0.03 %) [49], но поскольку сечение таких
процессов велико вклад в полный фон получается существенным.
Было вычислено полное сечение и созданы МК события для процессов и
.
Вычисленные сечения по подпроцессам показаны в таблицах 1.1, 1.2.
|
|
Было использовано два способа вычислений процесса. В первом проводится точное
вычисление полного набора древесных диаграмм. Во втором используется приближение функции
расщепления; при этом
вычисляется процесс
и разыгрывается дополнительная струя, идущая от излучения
из конечной или начальной линии.
Как можно было ожидать, приближение функции расщепления дает значения полного
сечения близкие к древесным вычислениям
при условии выбора мягких обрезаний на дополнительную струю.
Но с ужесточением обрезания отличия сильно возрастают. Зависимость от обрезаний приведена
в таблице 1.3, из которой видно, что уже при обрезании
ГэВ
приближение дает примерно в 5 раз меньший результат, чем точные вычисления.
Ожидаемое различие в распределениях показанo на рисунке 1.10, из которого
видно, что получающиеся в приближении расщепления распределения существенно мягче
распределений точных древесных вычислений.
|
![]() |
Сравнивая сечения сигнальных и фоновых процессов, видно, что даже при
требовании двойного -тагирования событий вклад фоновых процессов существенно
больше сигнальных. Следовательно, необходим подробный кинематический анализ и
выделение области фазового пространства, наиболее характерного для сигнальных событий,
что даст возможность существенно улучшить соотношение вкладов сигнальных и фоновых событий
в пользу первых.
Распределения для нескольких переменных, наиболее чувствительных к особенностям сигнальных и фоновых событий, показаны на рисунках 1.11 для Tevatron и на рисунках 1.12 для LHC. В эти распределения включены описанные выше эффекты фрагментации кварков и моделирование отклика детектора средствами пакета PYTHIA. Для выделения сигнальных событий из фона простым кинематическим анализом были найдены следующие наиболее привлекательные переменные.
![]() |
![]() |
Основываясь на описанных различиях в поведении распределений для сигнальных и фоновых
процессов, был выбран следующий набор обрезаний, позволяющий существенно улучшить соотношение
между сигнальными и фоновыми событиями.
|
|
В приведенном анализе используется переменная - ``эффективная'' масса топ-кварка,
вычисляемая по следующему алгоритму. При распаде топ-кварка на лептон, нейтрино
и кварк невозможно точно реконструировать z-компоненту импульса нейтрино.
Предполагается, что регистрируемые в событии лептон и незарегистрированная
поперечная энергия происходят от распада
, следовательно должно выполняться
соотношение:
![]() |
![]() |
![]() |
(1.23) |
![]() |
![]() |
![]() |
(1.24) |
Подавление фона с помощью описанных обрезаний продемонстрировано на
рисунках 1.13ab, 1.14ab, где показаны распределения
по ``эффективной'' инвариантной массе топа до обрезаний (a) и после (b).
После применения обрезаний фон стал примерно в 10 (18) раз меньше на Tevatron (LHC),
в то время как, 60% (40%) сигнальных событий проходят приведенные обрезания.
Соотношение сигнальных событий к фоновым становиться примерно 0.6 на Tevatron и 1
на LHC, что позволяет измерить сечения сигнальных процессов с относительно
высокой точностью. Сечение сигнальных процессов напрямую включает вершину,
что дает уникальную возможность прямого
изучения структуры
вершины и измерения
параметра с точностью
примерно 10% на Tevatron (Run II) и нескольких процентов на LHC [50].
Как будет продемонстрировано в следующей главе, результаты измерений на LHC
будут сильно зависеть от систематической ошибки, один из основных вкладов в которую,
вносит неопределенность в теоретических вычислениях сечения сигнальных процессов.
Следовательно, черезвычайно важно продолжить вычисления в следующих порядках
теории возмущений.
![]() |
![]() |