MOJA PRACA

Moim głównym zadaniem jest opracowanie danych zebranych w okresie styczeń-kwiecień 2012 i ich analiza pod kątem rozpadu η → e+e-γ oraz η → e+e-. Bezpośrednim celem jest znalezienie górnego ograniczenia na parametr charakteryzujący siłę oddziaływania pomiędzy fotonem, a hipotetycznym bozonem U, który sprzęgałby się również do cząstek ciemnej materii.

​

Dane zostały zebrane w eksperymencie WASA@COSY. Pochodzą one ze zderzeń proton-proton przy energii 1400 MeV. Główny układ wyzwalania tego eksperymentu wybierał zdarzenia, które spełniały następujące warunki:



• ​Udana rekonstrukcja co najmniej dwóch torów w detektorach przednich (FTH, FWC i FRH - patrz strona na temat eksperymentu WASA) poprzez dopasowanie w wyznaczonych sektorach kątowych (azymutalnych) sygnałów pochodzących z tychże detektorów. W większości są to zrekonstruowane protony.

• ​Co najmniej dwa tory miały depozyt powyżej progu w drugiej warstwie detektora FRH.

• Co najmniej dwa tory zrekonstruowane w detektorze centralnym miały depozyt energii powyżej progu w kalorymetrze energetycznym.

​

Powyższy układ wyzwalania powinien w bardzo podobny sposób wybierać zarówno zdarzenia pochodzące z rozpadów

η → e+e-γ, η → e+e- jak i η → γ γ ponieważ nie rozróżnia on torów naładowanych od neutralnych zrekonstruowanych w detektorze centralnym. Zaletą tego jest możliwość selekcji zdarzeń z rozpadami η na cząstki naładowane, a następnie normalizacji do zdarzeń  η → γ γ (główny kanał rozpadu mezonu η).



W celu dokonania pierwszej selekcji (tzw. preselekcji) danych napisałem program, który zawierał dodatkowe warunki, których spełnienie skutkowało zapisaniem danego przypadku i przeznaczenie go do dalszej analizy.



W tym programie podzieliłem zdarzenia na dwa rodzaje: zdarzenia z produkcją cząstek neutralnych elektrycznie (np. kanały rozpadu mezonu η na cząstki neutralne) i rozpady na cząstki naładowane.



Dla próbki z torami naładowanymi warunki były następujące:



• co najmniej 14 oddziaływań z depozytem energii w komorze dryfowej (MDC); warunek ten wiąże się z tym, że do poprawnej rekonstrukcji torów naładowanych potrzebujemy sygnału z co najmniej 7 warstw komory dryfowej (a mamy co najmniej dwa tory 7*2=14)

• co najmniej dwa oddziaływania (sygnały) w cienkim plastikowym detektorze scyntylacyjnym (PS), który otacza komore dryfową; każdy tor naładowany musi generować taki sygnał



Dla próbki z torami neutralnymi elektrycznie postawione zostały następujące warunki:



• brak sygnału od cienkiego plastikowego detektora scyntylacyjnego (PS)

• co najmniej dwa zrekonstruowane tory neutralne w centralnym detektorze z depozytami energii ponad 10 MeV; chodziło o dodatkowe oddzielenie się od tła 



Preselekcja została wykonana.

 

Przeprowadzono optymalizację cięć identyfikacyjnych cząstek naładowanych. Polegało to na znalezieniu i zastosowaniu metody kwantytatywnej pozwalającej na wybranie najlepszego tzw. cięcia graficznego rozróżniającego elektrony i piony.

 

Kiedy foton przechodzi przez warstwę materii jednym z możliwych oddziaływań jest tzw. produkcja pary e+e-. Potocznie mówimy, że pary e+e- powstałe w wyniku takiego oddziaływania pochodzą z konwersji fotonu.

W celu pozbycia się tła od takich przypadków (konwersji) zostało zastowane, opracowane przez współpracę WASA-at-COSY, tzw. cięcie konwersyjne.

 

Zostały wygenerowane symulacje Monte Carlo dla różnych kanałów mogących stanowić tło dla poszukiwanego rozpadu np. η→ γ γ, η→π+π−π0,  η→π+π− γ, η→π0π0π0, pp→pp π+π−.

Dla każdego z powyższych kanałów wygenerowano 1 000 000 przypadków.

 

Przeprowadzono symulację Monte Carlo dla kanału η→ γ γ przy dodatkowym założeniu efektu tzw. „gazu resztkowego” (oddziaływania protonów z wiązki z protonami pochodzącymi z gazu resztkowego mogą zachodzić poza przyjętym punktem przecięcia wiązka-tarcza), który powoduje błędne obliczenie masy niezmienniczej m.in. par e+e-.