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大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)的运行为一些对截面较小的过程的研究提供了一个很好的机会。本文详细介绍了LHC的紧凑缪子探测器CMS结构,以及在CMS上对双J/ψ产生衰变为4μ的过程截面的测量。当今粒子物理学中重夸克偶素的产生机制研究是一项重要而紧迫的工作。双J/ψ产生过程对于当今存在的各种重夸克偶素产生机制理论是非常好的检验样本。双J/ψ过程的末态粒子为4μ,本底较干净,比较容易提取信号。缺点是产生截面较小,且产生的事例数多为前向事例,该过程的测量对探测器要求很高。这导致以前的大型加速器实验都没有对该过程进行过有效的测量。我们选择在CMS上对该过程进行测量主要是因为LHC对撞能量高,瞬时量度高,从而该过程的产生截面也会高,同时CMS对μ的测量能力很强,非常适合对该过程的测量。
本研究专门为该过程写了一个产生子DJpsiFDC。该产生子包含了双J/ψ的色单重态和色八重态产生机制。色单重态和色八重态机制都只包括了领头阶的树图模型。产生予输出的是标准的Les House Event格式的文件,这可以保证后续与PYTHIA的衔接。产生子产生的LHE文件可以以LHESource的形式嵌入到CMS软件系统CMSSW中进行模拟和重建。分析了CMS实验在2011年记录的积分亮度达1.9/fb的数据来测量双J/ψ过程的产生截面,使用的触发道为3μ触发道:HLT_DimuonO_Jpsi_Mu。我们寻找模态至少有4μ的事例,两两配对组成两个J/ψ候选者,然后对两个J/ψ候选者的不变质量做二维拟合。最后测得在Pt J/ψ<25GeV,|yJ/ψ|<2.4的动力学范围内的截面测量值为σ=35.80±4.60(sta.)±6.14(sys.)nb。由于我们对强子对撞机上的蒙特卡洛模拟不是很信任,因此从蒙特卡洛模拟得出的总效率有可能不准确。因此我们采取了从数据出发的方法,Tag&Probe,对从蒙卡模拟得到的效率进行修正。Tag&Probe是一个比较成熟的方法。展示了用该方法对2011数据中采用的各个触发道的各级触发效率研究。