LHCb实验中对样品进行标定,测量颗粒识别性能

发表在新作EPJ技术和仪器Marianna Fontana和Donal Hill描述的方法创建校准样本,以帮助确定探测器在大型强子对撞机美实验识别不同粒子的准确性。

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在大型强子对撞机在欧洲核子研究中心在地下深处,梁质子以光的速度几乎周游在圈他们是迎头相撞了。这些高能量的碰撞产生大量微小的,短暂的颗粒,迅速衰变为更轻便,更稳定的颗粒。研究这些粒子衰变允许物理学家捕捉宇宙早期历史的一瞥。

捕捉高能粒子衰变的信息是一项巨大的技术挑战,金宝搏体育这需要在碰撞点周围使用巨大的3D探测器。当粒子产生并通过探测器时,它们会留下它们存在的痕迹。由于粒子太小,肉眼看不见,科学家必须测量和解释这些痕迹,以确定它们的身份。

准确地理解探测器区分不同粒子的能力对于任何粒子物理实验都是至关重要的

由迹线提供的粒子标识(PID)的信息作为一个种护照照片每个粒子。不同颗粒具有相当不同的PID护照。例如,通过电子和他们的堂兄弟重μ子留下的痕迹看彼此非常不同。

由夸克组成的粒子,如介子和卡子,即使它们的轨迹更相似,探测器也能很好地分辨出来。准确地理解探测器区分不同粒子的能力对于任何粒子物理实验都是至关重要的。在大型强子对撞机美的实验(LHCb)中,这个过程称为PID校准。

测量粒子识别准确率

要测量PID的准确性,必须先从已知身份的粒子样本开始,而不需要看它们的PID护照。特殊类型的粒子衰变,不需要PID信息就可以实时重建、选择和存储,提供了这样的样本。

每秒在LHCb发生数千次这种衰变,能够在拒绝大量背景事件的同时快速选择它们是很重要的。这是通过选择使用LHCb触发器框架的校准样本来实现的,该框架使用高质量的算法来重建衰减,这样数据可以立即用于后续分析。

使用这些PID校准样品,就可以精确地测量LHCb的有多好,在颗粒类型区分。

在进行物理测量时,准确地测量这种性能是至关重要的

一个可以应用PID要求μ介子的校准样品,例如,和计数该传递该要求的介子的百分比;这是PID效率。人们也可以应用相同的PID要求介子的校准样品,并且计数被错误地识别为μ介子介子的百分比;这是误认率。总之,PID效率和误认率定义PID的性能。

在进行物理测量时,精确地测量这种性能是至关重要的,例如在寻找极其罕见的B介子衰变B时年代0对μ+μ- - - - - -。这种衰变涉及两个μ介子和含有π介子背景必须在为了分离一个非常高的水平被拒绝,并且正确地识别该信号。

我们的方法

如果没有出色的表现PID,LHCb的将无法在味物理前沿,使世界领先的测量

在发表于EPJ技术和仪器,我们提出LHCb实验(2015-2018)运行2期间PID校准样本的触发器选择和处理策略。我们描述了用于从选定的校准样本统计上减去背景事件的框架,以便为分析人员提供可以用来测量PID性能的纯衰减样本。所有LHCb分析师都可以使用基于python的工具,使他们能够轻松地度量PID效率和误认率。这确保了该方法在许多不同物理测量中的连续性。

如果没有出色的表现PID,LHCb的将无法在味物理前沿,使世界领先的测量。运行2期间实现的PID校准框架将继续担任LHCb的顺利进入升级时代,其中的数据将在更高的能量和价格采集比以往任何时候。我们希望在我们的论文中描述的工作将有助于保证多少年从LHCb的高质量的物理结果。

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注释