BESIII上t质量 测量现状 张建勇 高能所 代表BESIII t 物理组 中国物理学会高能物理分会第九届全国 会员代表大会暨学术年会 张建勇 高能所 代表BESIII t 物理组 中国物理学会高能物理分会第九届全国 会员代表大会暨学术年会 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

主要内容 t质量测量的意义和方法 BESIII 上t 质量测量 总结 BEPCII与BESIII 束流能量测量系统的研制 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

对于 e,m, ∆m/m ~10-8 , 对于t, ∆m/m ~9.0  10-5 轻子普适性检验 普适性对 mt5敏感 测量方法： 赝质量法：ARGUS,OPAL,BELL,BABAR 阈值扫描法:DELCO,BES,KEDR,BESIII 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

BEPCII与BESIII BEPCII 能量范围: 2.0 ~ 4.6GeV 亮度: 1033 cm-2s-1 1.89GeV 束团数: 2×93 流强: 2×0.91A TOF 90ps MDC 120mm CsI RPC SC magnet 1 T BESIII 漂移室：位置分辨：135微米， 动量分辨：0.5%@1GeV, σdE/dx：6% 量能器：能量分辨0.5%@1GeV 位置分辨：8毫米 TOF：100皮秒 （桶部）， 110皮秒（端盖） m计数器: 9层（桶部）， 8层（端盖） 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

束流能量测量系统的研制 N BEMS工作在储存环北对撞点 Ee EX E laser beam BEMS BESIII HPGe detector Laser source E laser beam EX BEMS BESIII N 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

束流能量测量系统的安装 新真空盒 激光-真空连接部分 高纯锗探测系统 激光与光学系统 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

束流能量测量系统性能 通过扫描 y(2s)，并且与 PDG（2010）给出的值相比较，得出BEMS 的测量精度 对y(2s) 进行了两次扫描，获取的数据约为4 pb-1. 共振态质量差别: 对于单束电子或者正电子： MeV BEMS 的测量精度: 能量： de/e ~ 2×10-5 能散：~6% 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

t扫描取数方案的最优化研究 利用Monte Carlo 模拟抽样技术， 研究某给定方案： 取多少个点是最优化的 这些点是如何分布的 i(i=1,2,…,Npt) : 对于某方案 j(j=1,2,… Nsamp): 采样次数 Nsamp=1000 构造最大似然函数： 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

t扫描数据获取方案的统计优化 自由参数：能量点 亮度分配： 对于N个自由参数的拟合，N个能量点就可以了 研究发现： 对于N个自由参数的拟合，N个能量点就可以了 每个能量点的最优位置可以用单参数方法确定 t质量的误差（统计）与亮度的平方根成正比 自由参数：能量点 Mt P1，阈值附近 e P2，阈值上 sBG P3，阈值下 基于em事例 亮度分配： L3 = 10% Ltot L1 = 67% Ltot L2 = 23% Ltot 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

t质量扫描取数计划 5-points scenario Final uncertainty (sta.  sys.)< 0.1MeV 第一轮扫描: J/ scan (7 pts)   scan (5 pts)  ’ scan (7 pts)  第二轮扫描: J/ scan (7 pts)   scan (pt.9&pt.10)  ’ scan (7 pts) Final uncertainty (sta.  sys.)< 0.1MeV 100pb–1 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

t扫描预取数@BESIII 为了检测了探测器、物理软件以及束流能量测量系统的性能,于2011年冬进行了t扫描预取数 对共振态J/ψ 和 ψ(2s) 分别进行了扫描，共扫描7个点，积分亮度分别为1.5 pb-1, 7.0 pb-1 t质量扫描共取4个点，其中阈值以下一个点，阈值上3个点，共获得积分亮度为23.4 pb-1 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

事例选择条件 好光子数为Ng=0 或者2 好光子条件：0<TDC<14,(单位：50ns) |cosq|<0.8,E>25MeV 0.84<|cosq|<0.92,E>50MeV qgc>20 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

Preliminary! Acoplanarity angle PTEM 2-point Ecm=3553.8MeV 3-point 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

Preliminary! Momentum of charged tracks TOF of charged tracks 2-point Ecm=3553.8MeV Preliminary! 3-point Ecm=3561.1MeV 4-point Ecm=3600.2MeV 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

J/ &’强子截面拟合 dMt = 54  30  12 keV Escale : keV Di-gamma 亮度 Scan ΔM (keV) J/y 74±47±43 y(2s) 118±75±21 dMt = 54  30  12 keV Escale : keV + 22 - 86 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

BESIII上t质量测量结果 (preliminary) Mτ = 1776.91 ± 0.12 MeV + 0.10 - 0.13 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

Event display for -pair decay to Event-541243 e  final state @  -pair threshold Event-541243 Event-1269320 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

谢谢！ 总结 建造了BEMS，精确测量束流能量 用MC对t质量扫描方案进行优化，找出最佳取数方案 BESIII: Mτ = 1776.91 MeV, （PDG12:1776.82 ± 0.16 MeV） 轻子普适性验证： (gt/gμ)2 =1.0016 ± 0.0042, 0.4σ 水平得到验证，参数取自PDG12 更精细的t质量扫描将在BESIII上开展 + 0.16 - 0.18 谢谢！ 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

Measurement methods (II) Pseudomass technique Based on the kinematics of hadronicτ decays, such as : e+e- t+t- p- p- p+ nt  e+nent, m+nmnt Three Assumptions t momentum region: neglect, Fit the spectrum, obtain the t mass 2014/4/22,WHHEP14 Large sample, 3 assumptions Jianyong Zhang

Threshold scan method Measurement methods Based on the measurement of cross section around threshold, t mass derived from a fit to the cross section Chose energy points for maximum sensitivity for given amount of luminosity Cross section small, number of events small Beam energy known precisely 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

t能散: 1469±64±57keV ESpread16 keV Scan  / keV Measured from BEMS J/ 1112±70 τ 1469±64  1534±109 Fit from Scan Curve 1127±42±50 1545±51±69 t能散: 1469±64±57keV ESpread16 keV 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang

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正电子 负电子 测量的相对误差 实测结果: 3.5510–5 设计指标: 510–5 测量的相对误差 实测结果: 4.2910–5 2014/4/22,WHHEP14 Jianyong Zhang