崩壊におけるスペクトラル関数の測定

Introduction ミューオンの異常磁気モーメント KEKB,Belle 事象選別　　　不変質量分布ミューオンの異常磁気モーメントのハドロン真空偏極項まとめ奈良女子大学大学院　人間文化研究科高エネルギー物理学研究室平野　有希子崩壊におけるスペクトラル関数の測定 2002年度修士論文

レプトニック崩壊 1.Introduction レプトン族 • 第3世代に属する • ハドロンに崩壊できる唯一のレプトン • 粒子とは・・・ • 粒子の崩壊セミレプトニック崩壊本研究に用いた　　　　　　　　崩壊もセミレプトニック崩壊低いエネルギー領域でのハドロンの性質を調べるのに最適ミューオンの異常磁気モーメントの理論計算 2002年度修士論文

粒子の磁気モーメント：　　　　　　　　　　スピン　　のDirac粒子では粒子の磁気モーメント：　　　　　　　　　　スピン　　のDirac粒子では実験値・・・最新の測定値（BNL）　標準理論からの計算値ハドロンハドロン 2.ミューオンの異常磁気モーメント（　　　　）ミューオンにおいては、プラス方向にわずかにずれているミューオンの異常磁気モーメント：もっとも不定性を残すのは・・・ハドロンの真空偏極項　→　この部分の決定がポイント！！ 2002年度修士論文

のセミレプトニック崩壊 ハドロンの散乱断面積と　　　　　　　崩壊純粋な理論計算は不可能！ハドロンの真空偏極項（　　）は・・・実験で求めるハドロン系ハドロン系ハドロンの真空偏極項のうち支配的なものは・・・系からの寄与（73%）　　　　　　　　崩壊は　　　　ハドロン真空偏極項（　　　）　　　　　　　　　の決定に有効！ 2002年度修士論文

スペクトラル関数 スペクトラル関数（　　　）を求めるには・・・とスペクトラル関数ハドロン真空偏極項（　　）は１：　　　　　　　　　の崩壊分岐比（　　　）　　　　昨年測定されている（片岡真由子　修士論文）２：系の不変質量（　　　　　　）本解析では・・・系の質量分布を正確に決定し、スペクトラル関数を求める 2002年度修士論文

のデータを用いた場合 のずれが見られるのデータを用いた場合で一致している・実験値と理論からの計算値の違いについての再検討・　　　　のデータを用いた場合と、　　のデータを用いた場合の違いについて再検討が必要　　　　　　　　崩壊から、新たな　　のデータを提供することは有意義！ミューオンの異常磁気モーメント　　　　の現状 • 実験値・・・BNLの最新の測定値　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2002年9月） • 理論値・・・CMD-2,CLEO,ALEPHなどのデータを総合して計算　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2003年1月） 2002年度修士論文

KEKB加速器・Belle検出器 Belle検出器 • KEKB加速器で生成された粒子を検出する大型検出器 • 高い分解能と優れた粒子識別能力を持つ KEKB加速器 • 　　　非対称型加速器 • 重心系のエネルギー： • B中間子系でのCPVを探ることを目的に建設された（世界最高のルミノシティー）　　　　を大量に作り出すよう設計されている　　　　　（　　　　　　　　・・・年間約　　　個） B-ファクトリー • 同時にほぼ同数の　　粒子を生成できる　　　　　（　　　　　　　　・・・年間約　　　個） KEKB加速器はB-ファクトリーであると同時に　 -ファクトリー　としても重要 2002年度修士論文

Belleが収集したデータ 　　　　　事象選別事象選別データにおける　　　　質量分布質量分布の決定解析目的：1.の質量分布を正確に決め、スペクトラル関数（　　　）を測定する。 2.スペクトラル関数を積分することで、ミューオンの異常磁気　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　モーメントのハドロン真空偏極項（　　　）を求める。本解析の流れ Unfolding(検出器の寄与を除く) スペクトラル関数の測定 2002年度修士論文ミューオンの異常磁気モーメントのハドロン真空偏極項の決定

事象生成シュミレーター Belle検出器データ収集システム検出器のシュミレーター Raw Data 　　　　　　事象事象選別事象　　　　　　　　　事象選別事象選別実験データモンテカルロシュミレーションデータ再構成システム解析に用いたデータ 2000年10月から2000年12月までにBelle実験で収集されたのデータ事象にして　　　　　　に相当する 2002年度修士論文

　　粒子が１本の飛跡へ崩壊　：　約85% 　　粒子が３本の飛跡へ崩壊　：約15% 粒子崩壊の特徴 • ニュートリノ（　　）により測定できない質量、　運動量の不足分（missing）が存在する荷電飛跡の数：２又は４本全電荷（　　　）＝０事象選別 • 荷電飛跡の本数が少ない 72% 13% missing 2002年度修士論文

Missing mass と　missing angleによる条件 Missing angle Missing Mass(MM) このようにして、　　　　　　　　　事象を約１３０万事象観測した事象選別2 バックグラウンドBhabha散乱事象（　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　２光子生成過程（　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　ミュー粒子対生成過程（　　　　　　　　）　　　　　　　　　　　　ハドロン生成（　　　　　　　　　）これらのバックグラウンドを除く 2002年度修士論文

＊半球ごとに　　　　　　　崩壊の選別を行う＊半球ごとに　　　　　　　崩壊の選別を行う選別条件事象選別＊事象軸に垂直な平面で事象を２つに分ける事象軸：他の荷電飛跡から９０度以上離れていて、　　　　　最も運動量の大きな荷電飛跡１：１つの半球中に　　がひとつある２：１つの半球中に荷電粒子がひとつである３：　　を２個以上含む事象（　　　　　　　など）の除去　　・・・　　　から崩壊した２つの光子以外に　　　　　高いエネルギー（200MeV以上）の光子が　　　　　あれば、除く 2002年度修士論文

の質量 の不変質量の分解能サイドバンド領域シグナル領域右：左：以上のようにして　事象を選別約３２万事象観測した　　のシグナルシグナル領域に入った　　のバックグラウンドをサイドバンドを用いて見積もった 2002年度修士論文

　　と　　　の運動量 モンテカルロシュミレーションはデータを非常によく再現している 2002年度修士論文

データにおける　　　質量分布 • 　　　　のピークがきれいに見えている • 　　　　　　　　　　崩壊が支配的 • 　　　　　の肩が見られる • 　　　　　　　　　　崩壊も含まれる質量分布データとバックグラウンドの事象数 2002年度修士論文

モンテカルロシュミレーション 事象生成シュミレーター分布検出器のシュミレーター　　　分布解析プログラム Response Matrix Unfoldingプログラム真の分布不変質量分布のunfolding Unfoldingの流れ Unfoldingとは・・・観測された質量分布は、検出器のアクセプタンスなどの効果により　もともとの分布から歪められている。これを、もともとの分布に戻すことをUnfoldingという。実験データ今回用いたunfoldingの方法は、 Singular Value Decomposition (SVD)法 2002年度修士論文

　　　　　　　　崩壊以外のタウ崩壊 • 　　　　　　　：feed across バックグラウンド • タウ崩壊以外 • 　　　　　　　：non-tau バックグラウンド BGを除くデータの質量分布バックグラウンドを除く 2002年度修士論文

Response matrix 「真の分布」ではj番目のBinにあったものが、「観測された分布」ではi番目のBinにある確率モンテカルロ検出器のシュミレーション解析プログラム Generateされた時の分布と、観測されたときの分布の２次元plot Response matrix 2002年度修士論文

SVD unfoldingのテスト • わかっている分布を「真の分布」として使う。 • Response matrixはモンテカルロから得たもの。 • 「観測された分布」は、真の分布を統計誤差によりぼかすことで得る。 • Unfoldingで得た分布と最初の分布との比較をするころで、unfoldingプログラムが正しく働いているか確かめる。 Unfoldingプログラムが正常に働いている 2002年度修士論文

SVD unfolding データの　　　分布データのunfolding Response matrix 2002年度修士論文

質量分布 スペクトラル関数 Fitting関数（Breit Wigner関数） free parameter この2つのBreit Wigner関数を用いてunfoldingされた質量分布のfittingを行った 2002年度修士論文

Breit Wigner関数によるfitting結果 K&S model G&S model 2002年度修士論文

Fittingの結果 ２つの関数において、得られた値は誤差の範囲ないで一致 2002年度修士論文

他の実験との比較 K&S model G&S model • の係数については他の実験と非常によく一致している。 • の係数に関しては、わずかに違いが見られる。 2002年度修士論文

( ベース) ハドロン真空偏極項(　　　）ハドロンの真空偏極項のうち、2 系からの寄与（　　） cf. ALEPH & CLEO 2002年度修士論文

今後は・・・ 本解析のまとめまとめ • 2000年10月から2000年12月にBelle実験が収集した　　　　　　　のデータ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事象を約32万事象観測 • 得られた　　　分布をSVD unfolding法でunfolding質量分布の決定 Breit Wigner関数で　　　質量分布をfittingする • スペクトラル関数を測定 • ミューオンの異常磁気モーメントのハドロン真空偏極項のうち、2　系の寄与する項（　）を求めた。 K&S model G&S model • 　における系統誤差の見積もり • データ量を増やすことでさらに精密な測定が期待される (今回解析に用いたデータ：現在Belle実験が収集したデータの約1/20) 2002年度修士論文

質量分布 2002年度修士論文

アクセプタンス 全体的なアクセプタンスは約38% 2002年度修士論文

Missing mass VS. Missing angle Data MC(tau) MC(2photon) MC(Bhabha) 2002年度修士論文

Breit Wigner関数によるfitting結果 2002年度修士論文

Fittingの結果 2002年度修士論文

スペクトラル関数 2002年度修士論文

ハドロン真空偏極と　　　データ ハドロン真空偏極 2002年度修士論文

データと　　データ Semi-Leptonic decay アイソスピン保存が成り立つ時、ベクトルカレント保存則タウのデータは　　　　　のデータと同様に扱える 2002年度修士論文

Items & material (Mππ0）2 generate (GeV)2 (Mππ0）2 generate (GeV)2 Normalize: Number of entries 2002年度修士論文

Missing angle Missing angle Missing Mass(MM) Missing Mass(MM) Items&materials 2002年度修士論文

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