报告人 张强 合作者 刘洁（中科大） 指导老师 乐永康

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1 报告人 张强 08300190060 合作者 刘洁（中科大） 指导老师 乐永康
μ子寿命测量 报告人 张强 合作者 刘洁（中科大） 指导老师 乐永康

2 大纲 背景介绍 理论基础 探测方法 数据分析 本底、响应、统计区间、拟合步幅 讨论 展望 小结

3 背景介绍 1.基本粒子 相对论验证、基本粒子模型检验等 2. μ子产生
D. Denisov. Detection of Muons[R]. Academic Lecture, Fermilab, 2005. 相对论验证、基本粒子模型检验等

4 理论基础 10km~15km产生 0.98c~0.998c 50us τ0=2.197 us P=2.1×10-9 相对论γ=5~16
[R. Nave]

5 探测计数 塑料闪烁体 衰变事件统计 能量量级 孙腊珍等：一种简单μ子测量方法，中科大学报 2010，06

6 数据分析·随机 系统数据提取 本底扣除：对于随机符合事件的分析 在Δt=200ns产生3个随机符合事件本底
<20us, 记录时间；>20us, μ子计数增一 本底扣除：对于随机符合事件的分析 在Δt=200ns产生3个随机符合事件本底

7 数据分析·本底 未扣本底 扣除本地 2%提升

8 数据分析·涨落·响应 分辨率20ns 对40ns衰变事件统计偏小 δt=40ns 小的统计区间划分涨落~25%

9 数据处理·拟合 Δt=1000ns τ =2.174 ±0.014 (us) R-squ=0.9998 参考数据τ0=2.197us，
偏差γ =1.05% τ' =2.128 us, γ’ =3.1% N0= 1.942×104 知N测=12655 N总-N总(1-e- δt/ τ)=N测 N总= N测(1-eδt/ τ) =12887 偏差η= (N总- N总)/ N总=53.0%

10 数据分析·拟合 统计区间Δt的选取 Δt/ns τ0/us στ0/us N0’ σN0’ η R2 20 2.18 0.02
1.3×104 3×103 -3.9% 0.9549 67 2.15 0.04 2×103 -0.4% 0.9683 200 2.12 1.36×104 3×102 10.2% 0.9975 667 2.150 0.002 1.69×104 1×102 37.0% 0.9994 1000 2.17 0.01 1.972×104 7×101 53.0% 0.9999

11 数据拟合·区间Δt δ (τ0) ~5.4% η(N0)~50% Δt=1000ns τ0=2.197us 如何事件N符合同时消除涨落？

12 数据分析·t步幅 小拟合步幅模拟靠近点 大的统计区间消除涨落
区间/ns 计数 [41~1021) [61~1041) [81~1061) ……

13 数据分析·结果 R2=0.9996，N0=（1.262±0.005）×104，η=2.1%
τ0=（2.14±0.02） us， γ= 2.5%

14 讨论 不同的划分方式 δ (τ0) ~5.4%,γ<3%无意义;N0估算巨大偏差 拟合的结果必须自洽， N0作为判据
有交叉的划分方式引入权重

15 展望 考虑权重对于数据估算的影响 发展一套好的数据分析方法 小区间长时间测量（ μ-影响[Reiter, 1960] 、‘骑墙’）
μ子事件效率->狭义相对论 寿命->费米耦合系数（场论） 能量和频率分析->广义相对论？

16 小结 闪烁体、甄别器等记录μ子以及衰变 随机符合事件造成本底 扣除系统响应时间带来偏差 分析划分方式的影响
提供了“小步幅、大区间”的数据处理方式 τ0=（2.14±0.02） us 权重影响 超越数据分析，探究其他

17 引用 J. B. Ye etc: Muon Physics Time dilation,Am J.Phys72(2) 2006
Review of particle physics,PLB 592(2004): New evidence for muon,PR . Vo 52,1937 Variation of muon decay,PR. Vo 59,1941 Simply Muon lifetime, Am J.Phys,10 (38)1970 positive muon life time, PRL106,041803(2001) Muon for relativity,PRD 60,053006(1999) Muon decay, PRD 79,013004(2009)

18 引用 一种简单的μ子测量方法,中科学报 2010，06 许咨宗《核与粒子物理》中科大出版2009 宁平治《奇异性核物理》科学出版社2008
梅镇岳《原子核物理学》科学出版社1966

19 致谢 刘洁令人欣慰胡真诚合作 乐永康老师令人感动的认真讨论

20 附录 Revier of partical physics, page 33

21 附录 原初射线（n)->大气20km 电离层->Κ、π介子->μ, ν 磁场分开±μ子，测动量、能量
1 per min per cm2 E>4GeV d=15cm.h=12.5cm 停留E~160MeV Rise time 0.9ns,fall time 2.4ns τ-=2.043±0.003 us

22 附录 E~ 0.1MeV~2MeV 徐国强：数值计算方法在近代物理实验中的应用

23 附录