1 Badanie rozpadów mezonu  w eksperymencie WASAMarcin Berłowski Pod opieką prof. dr hab. Joanny Stepaniak

2 Plan prezentacji Eksperyment CELSIUS/WASA Mezon  Układ doświadczalnyRekonstrukcja przypadków Analiza przypadków Trochę o przyszłości Zakończenie

3 Eksperyment CELSIUS/WASAPierścień 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

4 Ciekła tarcza Zestalony wodór lub deuter Częstotliwość 5-12 kHzŚrednica kropel μm Rozpędzone do prędkości 60 m/s

5 Mezon  Masa ok. 547,4 MeV/c2 Czas życia ok. 5·10-19 sWszystkie 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

6 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

7 Układ detekcyjny – centralny i przedni detektor

8 Układ detekcyjny – komora dryfowa1738 rurek w 17 warstwach Średnica rurek od 4 do 8 mm Wypełnione CO2 i argonem

9 Plastic scintillator barellSzybki detektor, istotny w systemie wyzwalania

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

11 Układ detekcyjny – tagging spectrometer

12 Rekonstrukcja torów w komorze dryfowej

13 Rekonstrukcja torów w komorze dryfowejRuch cząstki w polu magnetycznym pt=0.3|q|Br

14 Czas t0 Jest to moment zajścia reakcjiPotrzebne 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

15 Poprawki do analizy przypadkówZwiększenie 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

16 Analiza – identyfikacja cząstek

17 Analiza – rozpady leptonowe 

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

19 Analiza – rozpad e+e- e+e-

20 Analiza – rozpad e+e- e+e-

21 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

22 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-, )

23 Dziękuję za uwagę...