Cząstki elementarne i ich oddziaływania PROJEKT 2016 Obserwacja mezonów powabnych i dziwnych analiza danych zebranych w eksperymencie LHCb

Transkrypt

1 Cząstki elementarne i ich oddziaływania PROJEKT 2016 Obserwacja mezonów powabnych i dziwnych analiza danych zebranych w eksperymencie LHCb D + D 0 D 0 K s 0 K + K K s 0 π D + D 0 K s 0 K K + π A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 1

2 Zapoznanie się z zawartością zbioru z danymi (przeczytaj najpierwinstrukcję: Projekt_2016.pdf): root /datab1/mce_repo/lab_czastki/mydstar2d0pi_1.root root [1] TBrowser t A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 2

3 Elementy prostego programu do analizy: void make_meson() { Wczytywanie pliku z danymi i jego struktury ( drzewa ) DK_chain = new TChain("/MyDstarTuple/DecayTree"); DK_chain->Add("/datab1/mce_repo/Lab_Czastki/MyDstar2D0Pi_1.root "); TTree* DK_tree = DK_chain; Double_t Dstar_M, D0_M, Ks0_M ; DK_tree->SetBranchAddress("Dst_M", &Dstar_M); DK_tree->SetBranchAddress("D0_M", &D0_M); Deklaracja potrzebnych zmiennych A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 3

4 Deklaracja histogramu Int_t NBINS=100; Double_t GeV=0.001; Double_t min_dstmass = 1.95; Double_t max_dstmass = 2.12; TH1D* Dstar_m_hist= new TH1D( "Dstar_mass", "Dstar_mass ",NBINS, min_dstmass, max_dstmass); Long64_t Evt_Tot = DK_tree->GetEntries(); for(int_t event = 0; event < Evt_Tot; ++event){ DK_chain->GetEvent(event); Dstar_m_hist->Fill(Dstar_M*GeV); } TCanvas* mass_dst_can=new TCanvas("mass_Dst_can","mass_Dst_can",0,0,800,600); mass_dst_can->cd(1); Dstar_m_hist->Draw(); } Właściwa analiza. Tutaj dla każdego przypadku można dokonać obliczeń, nałożyć kryteria, a na końcu wczytać wartość do histogramu. Deklaracja pola na rysunek I wykonanie rysunku histogramu A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 4

5 1. Wynik działania tego programu: root [1].L make_mezon.c root[2] make_meson() 2. Do tego rozpadu można próbować dopasować np. rozkład Gaussa w rejonie masy D ± (2010). 3. Widać jednak: a) dość duże tło, b) dodatkowe wzmocnienie przy ~2.1 GeV 4. Tło redukować możemy dodatkowymi kryteriami wyboru. 5. Drugie maksimum: a) identyfikujemy szukając w tablicach podobnego rozpadu mezonu na taki sam stan końcowy, tzn. X D 0 K s 0 ( π )K K + (jest to nasz kolejny sygnał odkrycie). b) szukamy tzw. odbicia, czyli rozpadu, który różni się jedynie identyfikacją hadronów, czyli np., zawiera piony zamiast kaonów. W wyniku niewydajności idetyfikacji, widać wzmocnienie, o różnej masie, przeważnie rozmyte. c) szukamy innego rozpadu, który trochę różni się od naszego, np. występowaniem fotonu. Taki foton jest często nierejestrowany i ten inny rozpad jest widoczny na naszym rozkładzie. TŁO, szczegółowa analiza MC A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 5

6 STRUKTURA NTUPLA 1. Jedno wejście w ntuplu zawiera informacje o całym drzewie rozpadu. 2. Do analizy można wybrać jeden mezon z trzech: D +, D 0, K 0 s. 3. Nazwy zmiennych zaczynają się od cząstki matki, a kończą na córkach : Dst_P wartość pędu dla D + D0_M masa (niezmiennicza) D 0 Dst_pi_XX parametry dla z D + D_Ks0_XX parametry dla K s 0 z D 0 Ks0_pip1_XX, Ks0_pim1_XX parametry dla K + i K pochodzących z D 0 (omyłkowo nazwane Ks_0.) Ks0_pip0_XX, Ks0_pim0_XX parametry dla i π pochodzących z K0 s D + D 0 K Uwaga! Wartości w ntuplu podane są w jednostkach naturalnych: [E]=[p]=MeV i [t]=[d]=mm K s 0 K + π A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 6

7 WYKONANIE ĆWICZENIA 1. W ćwiczeniu należy wykonać rozkłady masy niezmienniczej i czasu życia. W wersji A wykorzystujemy zmienne Part_M oraz Part_TAU. W wersji B robimy rozkłady korzystając z czteropędów córek i drogi przebytej przez matkę w detektorze. 2. W obydwóch przypadkach trzeba wprowadzić kryteria selekcji redukujące tło. Wersja B: Drogę w detektorze obliczymy biorąc współrzędne wierzchołków produkcji i rozpadu poszczególnych mezonów: Wierzch. produkcji Wierzch rozpadu D + Dst_OWNPV Dst_ENDVERTEX D 0 D_ORIVX D_ENDVERTEX 0 K s D_Ks0_ORIVX D_Ks0_ENDVERTEX D + D 0 K s 0 K K + Jakość dopasowania wierzchołków opisują zmienne: Part_Vtx_CHI2 π A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 7

8 rys: H.Borecka KRYTERIA SELEKCJI 1.Podstawowe kryteria selekcji oparte są o zmienne: Flight Distance Impact Parameter CHI2 i CHI2/NDOF dopasowania wierzchołka. 2. Dodatkowe kryteria selekcji: cos kąta pomiędzy zrekonstruowanym z córek pędem a kierunkiem lotu matki: D_Ks0_DIRA_ORIVX inne? LHCb MC LHCb MC LHCb MC A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 8

9 Wpływ cięć na rozkład masy (przykładowy rozpad D 0 K + K ) A.Obłąkowska-Mucha, AGH, WFiIS 9