北京谱仪的R测量及QCD检验.ppt

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1、强子产生子LUARLW参数协调及辐射修正计算中值得注意的几个问题胡海明R&QCD研讨会黄山学院2015.07.27-301北京谱仪上的R值测量和QCD实验检验R值的定义辐射修正问题费曼图方案用于产生器的优点结构函数方案用于产生器的不自然真空极化处理对狭窄共振态line-shape测量的影响LUARLW简介LUARLW参数协调及效率数值的困惑初始强子及短寿命粒子衰变由产生器模拟+探测器模拟初始强子由产生器模拟+短寿命粒子由EvnGen模拟+探测器模拟效率的差别R值误差估计事例选择误差与效率误差综合在一起估计未测量零叉事例的误差主要内容2R值测量原理实验测量公式：

2、实验测量的基本工作是：数据获取(BEPC/BES运行取数,触发表和触发效率,原始数据的刻度和重建)数据分析(本底排除,强子事例选择,积分亮度测量)物理分析(强子化模型,强子效率,辐射修正因子,本底计算)误差分析(分析测量公式中各量的不确定性给出R值总误差)理论定义：3关于辐射修正辐射修正（基于Feynman图）R值的定义:(a)树图~对应R值；(b)韧致辐射；(c)电子子能；(d)顶角和真空极化。物理上感兴趣的、反映过程基本物理性质的强子截面是Feynman图中树图所表示的相对QED过程最低阶截面(但包括QCD过程的任意阶高阶截面)。但实验数据分析中并不能把最低阶过程的事例与高阶过程的

3、事例区分开来，只能选择所有的强子事例。从理论上计算出高阶过程产生事例所占的比例，即辐射修正因子(1+):5用于计算辐射修正因子（基于Feynman图）实验上观测到的强子过程总截面：物理总截面：零阶截面(R值)：除以辐射修正因子，即扣除高阶费曼图的贡献按Feynman图，初态辐射修正来自如下各项的贡献：其中，虚辐射修正项：6Bose-Einstein关联用于确定蒙特卡罗模拟辐射事例辐射硬光子的角度和动量分布为零阶强子截面考虑了连续态和共振态的贡献.注：对于辐射事例,强子产生在其自身质心系中模拟，然后再把所有强子能-动量boost到总质心系(实验室系)。在MC模拟中，与费曼图相对应，所产

4、生的事例分为两类：①无辐射事例(零阶过程，软辐射，虚辐射。强子系统的能量等于初始正负电子的质心能量)权重为②有辐射事例(硬辐射强子系统的能量小于初始正负电子的质心能量)权重为（~45%）（~55%）7辐射修正中的真空极化因子真空极化效应改变了电磁相互作用的强度，即把电磁耦合常数α变为跑动耦合常数α(s).共振态Born截面可表示为Breit-Wigner形式，在轻子宽度仍采用理论值来表示时，共振态本征截面为右图为用PDG所给的共振参数计算的从强子产生阈到5GeV的Breit-Wigner截面在狭窄共振态峰附近的电磁跑动耦合常数α(s)，左：J/Ψ峰附近右：Ψ(3686)峰附近在狭窄共振

5、态峰附近的真空极化因子Π(s)实部(红)ReΠ(s)虚部Im(蓝色)左：J/Ψ峰附近右：Ψ(3686)附近经真空极化修正Breit-Wigner截面(把Breit-Wigner公式中轻子宽度的固定精细结构常数换成能量相关的跑动耦合常数时的BreitWigner截面)红色线为原来的Breit-Wigner截面黑色线为真空极化修正因子蓝色线为考虑了真空极化修正后的Breit-Wigner截面，左图：J/Ψ峰附近；右图：Ψ(3686)峰附近真空极化因子对Breit-Wigner截面影响LUARLW中辐射修正的改进计算一般文献认为，辐射修正项是相对于树图项是小量，考虑了辐射修正的总截面可以表示

6、为δvert顶点修正，δvac真空极化，称为虚辐射修正，δγ轫致辐射。但e+e-质心能量在狭窄共振态附近，真空极化项将随能量迅速变化，其绝对值与1相比不仅不小，甚至会远大于1，因此上述近似假设将不成立。因此，在还原为原始的精确表达式后，考虑真空极化的作用下，把精细结构常数变为跑动耦合常数后，得到初态辐射修正因子为：把真空极化近似展开还原为精确表示12采用PDG数值，分别用原来方案(红色)和改进方案(蓝色)的狭窄共振态的总截面左图J/Ψ峰附近，右图Ψ(3686)峰附近辐射修正改进计算对line-shape的影响辐射修正改进计算的(1+)2.000000049.32868355.3075

7、081.1212038322.099999942.73715150.3610591.1783906632.150000140.77360248.2792241.1840804442.175000039.84110647.2681961.1864177752.200000038.93959046.2814351.1885444962.232399937.81520745.0405821.1910706172.309400135.327