[論文レビュー] The first year of the BABAR experiment at PEP-II

B. Aubert, A. Boucham+566 more|arXiv (Cornell University)|Jul 27, 2000

Particle physics theoretical and experimental studies被引用数 8

ひとこと要約

本論文は、PEP-II BファクトリーにおけるBABAR実験の初年度の成果を提示し、トラッキング、バーテックス検出、カリメトリー、および粒子同定の分野における検出器の能力を詳述している。BABAR検出器がUpsilon(4S)共鳴状態で正常に稼働したことが報告され、B中間子崩壊およびCP対称性の破れの高精度な研究の基盤が確立された。

ABSTRACT

The BABAR detector, situated at the SLAC PEP-II asymmetric e^+e^- collider, has been recording data at energies on and around the Upsilon(4S) resonance since May 1999. In this paper, we briefly describe the PEP-II B Factory and the BABAR detector. The performance presently achieved by the experiment in the areas of tracking, vertexing, calorimetry and particle identification is reviewed. Analysis concepts that are used in the various papers submitted to this conference are also discussed.

研究の動機と目的

• PEP-II BファクトリーにおけるBABAR検出器の初期運用性能を報告すること。
• トラッキング、バーテックス検出、および粒子同定を含む、主要な検出器サブシステムの効率性と分解能を評価すること。
• Upsilon(4S)共鳴状態で収集したデータを用いた将来のB物理学解析のためのベースライン性能指標を確立すること。
• 会議で発表された後続の論文で用いられる分析フレームワークおよび概念を概説すること。
• CP対称性の破れおよびレア崩壊の高精度測定のための検出器の準備状態を検証すること。

提案手法

• 中心エネルギーオフセットが約10.58 GeVのUpsilon(4S)共鳴状態を生成するためのPEP-II非対称e⁺e⁻衝突型加速器の利用。
• 大立体角、ソレノイド磁場を有するBABAR検出器を用いて、粒子の軌跡を再構築し、崩壊生成物を同定すること。
• 高い分解能で荷電粒子の軌道を再構築するための高度なトラッキングアルゴリズムの適用。
• 短寿命のBハイドロン崩壊を特定し、その崩壊点を測定するためのバーテックス再構築技術の実装。
• 粒子のエネルギーを測定し、粒子同定を支援するための電磁気的およびハドロン的カリメーターの使用。
• dE/dx、チェレンコフ放射、飛行時間を含む粒子同定システムの統合により、パイオニウム、カイオン、プロトンを区別すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 BABAR検出器は、PEP-II環境下で荷電粒子の軌道をどれほど良好に再構築できるか？
• RQ2 B中間子崩壊におけるバーテックス再構築システムの分解能と効率性はいかほどか？
• RQ3 カリメーターは粒子のエネルギーをどれほど正確に測定でき、粒子同定にどれほど貢献できるか？
• RQ4 パイオニウム、カイオン、プロトンを分離するための粒子同定システムの性能指標は何か？
• RQ5 検出器のサブシステムが一体となって、CP対称性の破れおよびレア崩壊の高精度測定をどのように支援するか？

主な発見

• BABAR検出器は優れたトラッキング分解能を達成し、設計仕様と整合する運動量分解能を示した。
• B中間子崩壊におけるバーテックス再構築効率は高く、崩壊長および寿命の正確な測定が可能となった。
• カリメーターの性能は期待に応じており、光子および電子の同定に適したエネルギー分解能を示した。
• 粒子同定システムは、特にdE/dxおよびチェレンコフ成分において、パイオニウム、カイオン、プロトンの分離能が顕著に高かった。
• すべてのサブシステムの統合的性能は、高精度なB物理学測定のための検出器の準備が整っていることを確認した。
• 初年度に開発された分析フレームワークは、会議で発表された後続の物理学論文に対しても成功裏に適用された。