近阈值测量顶夸克质量的优化方案

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijun21
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未来的环形正负电子对撞机(CEPC),是精确测量标准模型基本参数的重要工具。本篇文章中,我们采用阈值扫描的方法模拟了顶夸克质量的精确测量,并且优化了顶夸克质量测量的取点方案。文章的第2章是标准模型的简单回顾。在第3章中,我们对顶夸克质量作了详细的讨论,尤其极点质量的模糊性,并且定义了几种不同的短程质量。第4章是我们的主要工作,我们的主要工作包括:1.蒙特卡罗模拟,我们在标准模型的树图层次上,利用Whizard产生子分别产生了顶夸克对信号事例和六个强子末态的本底事例。我们通过底夸克味道鉴别信息的二维直线筛选来压低本底,获取信号筛选效率。为了尽可能多的保留信号事例和去掉本底事例,我们做了三种宽松程度不同的筛选。综合考虑之后,我们选取了一组较为温和的筛选条件,约90%的本底被拒绝掉,我们得到了约87%的信号筛选效率。在此基础上,我们重建了信号和本底的不变质量谱,并且根据全体末态不变质量X2最小值的方法和中间态W玻色子不变质量的限制优化了对应的不变质量谱形状,这使得不变质量谱的形状比较窄;2.最小二乘法拟合,在顶夸克PS质量方案下,结合高能领域内常用到的Minuit分析程序包,我们分别作了单参数(质量),双参数(质量、宽度)和三参数拟合(质量、宽度、αs),其中我们对单参数拟合作了细致的分析。在单参数拟合中,我们同时做了一个能量点和十个能量点的X2拟合。对于一个能量点的情况,我们扫描了整个阈值能量区间,以便寻找最敏感的区间。蒙特卡罗模拟和最小二乘法拟合的结果表明,在单个质量参数拟合的情况下,最合适的能量点分布在产生截面曲线斜率最陡处附近,即(?)≈ 342.6 GeV。最有效的办法是把所有的积分亮度集中在这一个最优的点上。这表明,在未来真实的实验中,“data-driven”的方法将是比较好的办法。“data-driven”是指,输入一个质量的初始值从而找到相应的最优能量点,继而在这个能量处获取事例数并且抽取相应的顶夸克质量作为一次循环。在下一次循环中,将上一次循环抽取到的质量中心值作为拟合的初始值,重复以上操作,反复循环。直到获得实验上可接受的精度。一般地讲,在抽取顶夸克的质量时,通过计算误差矩阵,我们不需要做任何的抽样和拟合就可以得到其统计误差。在单参数情况下,我们同时做了拟合和解析分析,这两种办法相互得到检验。我们的结论是,给50fb-1的总有效积分亮度,顶夸克PS质量的统计误差可以降低到7 MeV,总误差大约为30 MeV。这样的结果表明,我们标准模型的电弱真空很有可能处于亚稳态。
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