Studii ale mecanismelor de producere de cuarci în interacţia proton-proton

in English  in Romanian

Sursa de finanţare (agenţia finanţatoare):    Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)

Codul proiectului:    PN-II-ID-PCE-2011-3-0749; contract nr. 56/07.10.2011

Actual director de proiect:    Dr. Florin MACIUC (din mai 2013)

Fost director de proiect:    Dr. Raluca Anca MUREŞAN (până în mai 2013)

Instituţia:    Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizică şi Inginerie Nucleară "Horia Hulubei" (IFIN-HH), 30 Reactorului, P.O. B. MG-6, RO-077125, Bucureşti-Măgurele, România, EU

E-mail: florin {dot} maciuc [at] cern < dot > ch

Echipa de cercetare

    Membrii activi:
  • Dr. Florin Maciuc
    (investigator principal din mai 2013)
  • Dr. Alexandru T. Grecu
  • Drd. Lavinia-Elena GIUBEGA
  • Drd. Lucian Nicolae COJOCARIU
  • Drd. Vlad Mihai PLĂCINTĂ
  • Alexandru Cătălin ENE (student masterand)
    Foşti membri:
  • Dr. Raluca Anca Mureşan
    (investigator principal până în mai 2013)
  • Dr. Eliza Teodorescu
    [până la sfârşitul lui februarie 2013]
  • Cătălin Hanga (masterand)
    [până la sfârşitul lui decembrie 2014]
  • Dr. Bogdan Popovici
    [până în februarie 2016]

Personal tehnic

Rezumat

    Studiile mecanismelor de producere a cuarcilor de o anumită "aromă" sunt importante pentru înţelegerea procesului de hadronizare, un proces care în prezent nu este bine cunoscut şi este descris doar prin modele fonomenologice. Datele experimentale înregistrate la experimentul LHCb de la LHC-CERN reprezintă un cadru interesant pentru astfel de studii oferind posibilitatea de a măsura producerea de particule prompte nu numai la o energie de interacţie fără precedent, dar şi într-o regiune din spaţiul fazelor complementară celorlalte experimente de la LHC, o regiune netestată încă în alte experimente, unde predicţiile modelelor de hadronizare sunt divergente. Înţelegerea producerii de particule prompte reprezintă de asemenea şi un ingredient important pentru căutarea semnăturilor Fizicii Noi. Studii asupra producerii de hadroni uşori ajută la înţelegerea fondului dat de evenimentele subiacente care este esenţială pentru discriminarea fenomenelor noi, în timp ce cunoaşterea numărului de hadroni b prompţi produşi este importantă pentru unele măsuratori de asimetrie CP (sarcină-paritate) în sectorul b. Ne propunem să efectuăm studii ale mecanismelor de producere de cuarci de o anumită "aromă", cu precădere măsuratori asupra corelaţiilor între producerea de particule strange şi beauty, folosind datele colectate cu detectorul LHCb la o energie de interacţie de 7 TeV. Astfel de analize aduc un element de noutate important prin testarea modelelor de hadronizare la cea mai mare energie de interacţie obtinută până în prezent la experimente folosind acceleratoare de particule, într-un interval de rapiditate unic şi dincolo de nivelul producerii de particule izolate.

Fazele proiectului *

  1. Etapa I (2012):
  2. Etapa II (2013):
  3. Etapa III (2014):
  4. Etapa IV (2015):
  5. Etapa V (2016):

Politica LHCb de acces public la date experimentale şi rezultate preliminare

Desi majoritatea rezultatelor stiintifice produse de colaborarile de la LHC, printre care şi LHCb, sunt publicate in medii de diseminare ce permit accesul nerestrictionat in concordanta cu prevederile Common Creative License, membrii fiecarei colaborari in parte trebuie sa se supuna unui set specific de reguli şi reglementari in privinta lansarii catre marele public a rezultatelor stiintifice obtinute cu mijloace puse la dispozitie de catre colaborare. Aproape toti membrii echipei stiintifice a acestui proiect sunt de asemenea membrii in colaborarea LHCb, astfel ca politica de publicare detaliata in LHCb Publication Procedure se aplica intru-totul rezultatelor preliminare ale activitatii lor. In plus, personalul stiintific suportat de acest grant trebuie sa ia in considerare toate implicatiile documentului ce reglementeaza accesul publicului la datele experimentale, LHCb External Data Access Policy, inainte de a prezenta in rapoarte publice şi pe internet detaliile rezultatelor obtinute in implementarea proiectului. In consecinta, s-a considerat de cuviinta ca fiecare raport facut public sa aiba drept corespondent un document ce prezinta in extenso detaliile studiilor stiintifice şi care sa contina inclusiv rezultate preliminare ale LHCb insa care nu poate fi inaintat decat comisiilor de evaluare stiintifica şi numai cu acordul prealabil al conducerii colaborarii LHCb şi in conditiile respectarii caracterului privat al informatiilor continute.

Conferinţe, workshop-uri şi prezentări

Rezultate publice - nu sunt constrânse de regulamentele colaborării LHCb privind publicaţiile ce folosesc date sau software al colaborării (vezi deasupra linkurile către documentele LHCb relevante în acestă direcţie).

Pentru etapa I (2012):

  1. Organizarea unui workshop la: Institutul Naţional de Cercetare Dezvoltare pentru Fizică şi Inginerie Nucleară – Horia Hulubei (IFIN-HH).
       “LHCb Generators Tuning mini-Workshop in Bucharest (LHCb-MC)” - organizatori principali: Raluca Muresan din partea IFIN-HH şi Gloria Corti din partea CERN.
        Programul workshopului detaliat la pagina web "LHCb-MC Workshop in Bucharest" sau alternativ "LHCb-MC Meeting in Bucharest"
  2. Două contribuţii din partea membrilor grupului la workshopul menţionat la punctul anterior:
       A. “Rivet in LHCb” (link pe web) prezentare de către Dr. Alexandru T. Grecu.
       B. "Welcome & interest for MC generators in Bucharest group” (link pe web) introducere de către Dr. Raluca Mureşan.
  3. În cadrul aceluiaşi workshop două sesiuni au fost coordinate de membrii grupului, pe post de “convener/chairman”:
       A. Sesiunea de generatori Monte Carlo “Pythia8” - convener Dr. Raluca Muresan;
       B. Sesiunea de generatori Monte Carlo “Sherpa” - convener Dr. Alexandru T. Grecu.

Pentru etapa II (2013):

  1. Florin Maciuc, "Xi+- and Omega+- hyperon production ratios", 69th LHCb Week, Sep. 9-13, 2013, Cracovia, Polonia

Pentru etapa III (2014):

  1. Organizarea unui atelier de lucru la CERN, Geneva, Elveţia
       "LHCb workshop on quantum interference effects, QCD measurements and generator tuning" - organizatori principali: Florin Maciuc din partea IFIN-HH şi Marcin Kucharczyk de la Universitatea şi INFN, Milano-Bicocca, Italia.
       Rezumatul tematic al atelierului de lucru si agenda întâlnirilor poate fi consultată pe această pagină web
       În cadrul aceluiaşi atelier de lucru două sesiuni de lucru dedicate măsurătorilor de cromodinamica cuantică (QCD) şi optimizării generatorilor MC din fizica particulelor elementare şi astrofizică au fost coordonate de Dr. Florin Maciuc.
  2. Pe parcursul atelierului de lucru menţionat anterior, membri ai echipei proiectului au prezentat trei contribuţii personale şi o contribuţie generală cu rezultatele obţinute în cadrul grupului de studiu LHCb înfiinţat pentru analizarea datelor înregistrate în urma coliziunilor proton-ion la LHC:
       "LHCb and Introduction to Tuning and QCD Measurements at LHCb", Florin MACIUC [slide-uri]
       "Generator Tuning with Professor/RIVET at LHCb. Status of PYTHIA8 Optimization", A. T. GRECU[slide-uri]
       "LHCb results in pA", Florin MACIUC on behalf of M. SCHMELLING and the pA Phyics Group[slide-uri]
       "Soft QCD measurements in LHCb", Florin MACIUC[slides]
  3. Pregătirea şi submiterea spre publicare a unei lucrări ştiinţifice ca proceedings al unei conferinţe locale cu participare internaţională la care membri grupului au participat ("14th International Balkan Workshop on Applied Physics", IBWAP-2014, 2-4 iulie 2014, Constanţa, România)
    Ana Elena Dumitriu, A. T. Grecu, "RIVET Plug-in for $Z^0 \to e^+ e^-$ Production Cross-Section Measurement in pp Collisions at $\sqrt{s} = 7$ TeV", Rom. J. Phys. vol. 60(3-4), 415-428 (2015) [link]

Pentru etapa IV (2015):

  1. F. Maciuc, (on behalf of the LHCb Collab.), "QCD and Electroweak Boson Production in the Forward Region in LHCb", Proceedings of International Workshop on LowX Physics, Rehovot and Eilat, Israel, 30 May - 4 Jun 2013; Open Physics Journal 1 (2014) 36-42; DOI:10.2174/1874843001401010036.
  2. A.T. Grecu (on behalf of the LHCb collaboration), "Soft QCD Measurements at LHCb", in Proceedings of 20th Particles & Nuclei International Conference, 25-29 August 2014, Hamburg, Germany, p. 137, DOI:10.3204/DESY-PROC-2014-04/249 (ISBN 978-3-935702-91-1, ISSN 1435-8077, Verlag Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, Germany, 2015)
  3. Prezentări în întâlnirile diferitelor grupuri de lucru de la CERN (Geneva, Elveția) legate de programul de optimizare al generatorilor MC susținut de colaborarea LHCb (accesul web la programul întâlnirilor este restricționat!):

Pentru etapa V (2016):

  1. Participarea la ceremonia de ridicare a drapelului României la CERN în prezenţa preşedintelui României, Excelenţa Sa Dlul. Klaus Werner IOHANNIS, cu ocazia includerii ţării noastre ca stat membru cu drepturi depline în cadrul Organizației Europene pentru Cercetare Nucleară. Grupul LHCb din România şi-a prezentat activitate în cadrul unei sesiuni dedicate de postere. miniatură poster
  2. Organizarea unui workshop ştiinţific în colaborare cu membrii grupului LHCb România de la Universitatea Ştefan cel Mare din Suceava(USV):
    "Workshop on Sensors and High Energy Physics (SHEP 2016)", 21-22 octombrie 2016, Universitatea Ştefan cel Mare din Suceava, Suceava, România [pagina web]
  3. Organizarea de către IFIN-HH şi USV în colaborare cu LHCb şi CERN (la Suceava) a evenimentului anual de popularizare a domeniului fizicii energiilor înalte în rândurile elevilor de liceu şi studenţilor din primii ani de facultate:
    "LHCb Masterclasses 2016", 2 martie 2016, Suceava [program oficial; pagina web locală]
  4. Prezentări la conferinţe şi ateliere de lucru:
    • Florin MACIUC, ”High Energy Physics Measurements, Status and Prospects” Workshop on Sensors and High Energy Physics (SHEP 2016), Stefan Cel Mare University of Suceava (USV), Suceava, România, 21 – 22 octombrie 2016.
    • În cadrul "LHCb 63rd Analysis and Software Week", CERN, 9-13 May 2016, Geneva, Elveţia [pagina web]:
      Alex GRECU, "HEPData mini workshop summary", 09.05.2016 (plenară)
    • "HEPData mini-workshop", CERN, 25.04.2016, Geneva, Elveţia [pagina web]:
      Alex GRECU ”LHCb and HEPData”, 25.04.2016 (plenară)
    • QCD@LHC2016, UZHÐ, 22-26 august 2016, Zuerich, Elveţia, [pagina web]:
      Alex GRECU, "Gauge boson physics in the forward region at LHCb", 22.08.2016
      Alex GRECU, "Impact of LHCb results on the tuning of Monte Carlo generators", 22.08.2016
    • Workshop on Sensors and High Energy Physics (SHEP 2016), Stefan cel Mare Univ. of Suceava, 21-22 octombrie 2016, Suceava, România [pagina web]:
      • Alex GRECU, "Overview of the LHCb Monte Carlo Simulation Framework", 21.10.2016
      • Teodor IVĂNOAICA, "Grid site as a tool for data processing and data analysis, computing performance evolution", 21.10.2016
      • Elena L. Giubega, "Study of the Λ* resonances in Λb → Λ*(p+K-)γ decay, using Helicity Formalism", 21.10.2016
      • Alexandru Cătălin ENE, "Comparison of cosmic ray collisions generators and PYTHIA", 21.10.2016
    • Alexandru Cătălin ENE, "Particle production in pp collisions at LHC energies", Universitatea din Bucureşti sesiunea ştiinţifică anuală 2016 a Facultăţii de Fizică, iunie 2016
    • Alexandru Cătălin ENE, "Particle production in pp collisions at LHC energies", Pentagon Facultăţilor de Fizică 2016, Cluj-Napoca, iulie 2016, locul I la sesiunea Master-Doctorand
    • Alex GRECU, 5 prezentări pe tematica proiectului în sesiunile grupurilor de lucru ale colaborării LHCb, sesiuni organizate lunar la CERN prin videoconferinţă.
  5. Publicaţii trimise şi acceptate de către Jurnale din domeniu:
    • L. E. Giubega on behalf LHCb, "Radiative Decays at LHCb", Physics of Atomic Nuclei 79(10) (2016) 47-55, ISSN 1063-7788
    • L. E. Giubega, A. I. Jipa, A. C. Ene, "Study of the resonances structure appearance in the Λb → Λ∗ (→ p + K − )γ decay using helicity formalism", acceptat spre publicare în Romanian Journal of Physics, [pre-print]
  6. Publicaţii în curs de trimitere către jurnale ştiinţifice:
    • "Production of hyperons in cosmic ray generators and PYTHIA 8.2" - jurnalul vizat: Romanian Journal of Physics
    • "Comparison of cosmic ray models with PYTHIA at energies near the 2nd ‘knee’ of the cosmic ray spectrum" - jurnalul vizat: Romanian Journal of Physics
    • "Measurement of production and charge ratio of hyperons Ξ+/Ξ- and Ω+/Ω- at LHCb", notă de analiză LHCb în pregătire (urmată în general de publicarea rezultatelor pe scurt într-un jurnal de prestigiu din domeniu)

Rezultate preliminare în prezentări considerate interne colaborării LHCb

Rezultate preliminare: - nu pot fi făcute publice până la publicarea în jurnale ştiinţifice sub egida colaborării LHCb

   Un număr de prezentări a rezultatelor grupului au fost făcute la CERN în cadrul întâlnirilor periodice ale grupurilor de analize fizice ale colaborării LHCb, în speţă grupul de "QCD, Electroweak and Exotica" şi "Simulation and Monte Carlo".

I. Studii de producţie a hadronilor stranii

Termen limită:    15.12.2012

I.1. Identificarea mărimilor cinematice ce pot fi utilizate pentru studii de corelaţie în producţia particulelor stranii şi identificarea modelelor de producţie a căror verificare prezintă interes

I.2. Studii de corelaţie în producţia mezonilor/anti-mezonilor şi barionilor/anti-barionilor folosind eşantioane de date conţinând K±, Λ şi anti-Λ

Rezultate

Rezumat raport - PDF

Analizele aflate în desfăşurare în cadrul acestui proiect folosesc date înregistrate de către experimentul LHCb [1], unul dintre cele patru mari experimente instalate la acceleratorul LHC (Marele Collider de Hadroni) în laboratorul international de la CERN, Geneva, Elveţia.

Prima etapa a proiectului, desfaşurată în anul 2012, a fost dedicată constituirii echipei de cercetare şi a demarării proiectului. La nucleul iniţial compus din patru cercetători menţionaţi în propunerea de proiect s-au adăugat: un inginer IT care ne oferă suport tehnic (software şi reţea) necesar pentru a ne desfaşura activităţile în condiţii optime, un postdoc cu o experienţă anterioară solidă în experimentul LHCb, în cadrul căruia şi-a pregătit teza de doctorat şi şi-a desfăşurat prima poziţie postdoctorală la Universitatea Heidelberg Germania şi institutul Max Planck, un student masterand care a fost admis între timp ca doctorand al Universităţii din Bucureşti şi un student masterand. În prezent, procesul de recrutare continuă chiar dacă s-a dovedit anevoios şi consumator de timp atât din motive tehnico-administrative cât şi din considerente legate de profilul candidaţilor invitaţi la interviu. Pentru studenţii masteranzi/doctoranzi care s-au prezentat la interviu au fost pregătite teste de competenţă verificând abilitatea de a prelucra şi a înţelege literatura stiintifică şi cunoştiinţele de programare. Interviul persoanelor care îşi obtinuseră deja doctoratul şi cel al persoanelor care au candidat pentru postul de suport software a luat forma unei discuţii. Cunoştinţele de engleză au fost testate în ambele cazuri. În urma anunţurilor publicate au fost invitaţi la interviu douăsprezece candidaţi. Doi dintre cei care au fost declaraţi admişi în urma concursului au refuzat ulterior posturile. Alţi doi şi-au retras aplicaţiile înainte de finalizarea procesului de recrutare primind oferte pe care le-au considerat mai avantajoase. Celor doi tineri colaboratori recrutaţi li s-a stabilit un program de instruire în vederea însuşirii programelor de software folosite în cadrul colaborării. O scurtă vizită la CERN de o săptămână în timpul uneia din întâlnirile periodice ale colaborării, a constituit un prilej oportun pentru înregistrarea lor ca useri în baza de date a experimentului, vizitarea camerei de control a experimentului cât şi pentru familiarizarea cu subiectele de lucru abordate şi stabilirea primelor contacte cu colaboratorii din celelalte institute implicate în colaborarea LHCb.

In aceasta etapa activitatea stiintifica s-a concentrat pe studii de productie ale particulelor stranii in vederea unei mai bune intelegeri a mecanismelor de productie ale hadronilor stranii ca şi a modelelor care le descriu, cu scopul declarat de a contribui cu informatie care va permite optimizarea parametrilor care caracterizeaza modelele deja existente si/sau crearea de noi modele. Astfel, o parte a timpului petrecut in timpul vizitelor de lucru la CERN a fost dedicata discutiilor cu teoreticienii implicati in realizarea modelelor de productie/hadronizare in vederea identificarii de variabile cinematice care pot fi folosite pentru aceste studii. Informatiile obtinute au fost discutate cu alti membri ai colaborarii LHCb care fac parte din acelasi grup de lucru pentru a ne asigura de existenta unei sinergii intre masuratorile propuse şi instrumentele software existente, ca şi de faptul ca o cantitate suficienta de date va fi prezenta prin includerea liniilor de trigger şi de preselectie necesare. Avand in vedere ca generatorul PYTHIA [2], bazat pe modelul fragmentarii stringurilor [2, 3] este cel mai folosit la ora actuala in fizica particulelor elementare, au avut loc cateva intalniri in CERN cu autori ai acestui generator. In afara de studiile deja proiectate, masuratori asupra productiei diferentiale corelate de particule ca functie de rapiditate, y, şi impuls transversal, pT, au fost propuse alte cateva studii şi a fost investigata fezabilitatea lor in cadrul experimentului.

Unul dintre acestea este masurarea functiei de corelatie a mezonilor şi barionilor stranii K şi Λ, F(y,pT), produsi in acelasi jet hadronic [3,4]. In acest caz, y şi pT asociate particulelor studiate vor fi definite nu in sistemul centrului de masa al perechii pp ci in raport cu axa jetului din care cele doua particule fac parte. Aceasta sugestie vine la un moment oportun avand in vedere ca reconstructia de jet-uri in experimentul LHCb a atins maturitatea care ii permite realizarea de masuratori de precizie [5]. Alternativ, pentru a defini o axa de referinta, in loc de axa centrala a jet-ului se poate folosi directia particulei cu cel mai mare pT masurat in eveniment. Acest tip de masuratoare prezinta dificultati in cazul particular al experimentului LHCb, construit ca un spectrometru pe directia inainte (forward), avand in vedere ca traiectoria cu cel mai mare pT detectata in acceptanta experimentului va avea o probabilitate mai mica de a fi asociata particulei cu cel mai mare pT care apare in interactia pp, in raport cu experimentele care folosesc detectoare care acopera (aproape) intregul unghi solid. Totusi, dincolo de dilutia inerenta beneficiile vor fi importante. Un caz particular extrem de dezirabil il reprezinta situatia in care un hadron straniu se va dovedi a fi particula de referinţă. In acest caz acest hadron poate reprezenta „leading particle” [3,4] intr-un potential jet şi in consecinta va contine partoni din capetele stringului original, partoni produsi direct in interactia pp inainte de inceperea procesului de fragmentare/hadronizare a stringului. O alta concluzie rezultata din aceste discutii este importanta studiului deja proiectat al corelatiilor dintre mezonii şi barionii stranii, ca şi a corelatiilor dintre doi barioni stranii. Studiul productiei corelate a (K+ Λ), (K- anti-Λ) şi (Λ anti-Λ) sunt un mediu deosebit de potrivit pentru a testa corelatiile care implica crearea de di-cuarci, productia corelata de cuarci-dicuarci ca şi cea dintre doi di-cuarci, care provin din acelasi string [3,4,6]. Corelatiile barionilor care contin mai mult de un cuarc straniu, numiti in continuare barioni multistrange, e.g. Ξ şi Ω, cu un alt barion straniu sau cu un mezon pot fi de asemenea tratate in contextul corelatiilor dicuarc-cuarc sau dicuarc-antidicuarc. Un alt model care poate fi testat in paralel este cel care implica un mecanism de decorelatie de tip „pop-corn”[2]. Studiul barionilor multistrange va permite testarea productiei de dicuarci alcatuiti din doi cuarci stranii. Se presupune ca productia acestor dicuarci este deosebit de scazuta in fragmentare şi in consecinta presupune elaborarea de tehnici speciale pentru reconstructia şi punerea ei in evidenta. Aceste discutii ne-au intarit convingerea ca masuratorile LHCb prevazute in cadrul acestui proiect vor testa fizica la scala dimensiunii unui dicuarc (nivel femtometric), direct prin masurarea corelatiilor intre mezoni-hadroni care contin un cuarc straniu, mezoni-barioni şi barioni-barioni.

Alte discutii purtate cu teoreticieni cat şi participarea la seminare de specialitate au condus la planificarea altor masuratori interesante cum ar fi explorarea productiei corelate de hadroni stranii ca functie de numarul de particule produse (multiplicitatea) in evenimentul aflat in studiu şi corelatiile unghiulare de producere intre doi hadroni stranii. Progrese importante au fost inregistrate in cazul studiului corelatiei K+ K-. Acesta analiza prezinta avantajul ca productia de mezoni stranii este mult mai abundenta decat cea de barioni. O dificultate aditionala este introdusa de necesitatea de a selecta pentru aceasta analiza un esantion de K± cat mai pur din punct de vedere al compozitiei, esantion care sa contina pe cat posibil numai K± prompti care provin fie direct din interactia pp fie din dezintegrarea rezonantelor cu timp de viata extrem de scurt. Discriminarea K± fata de alte specii de particule este realizata in experimentul LHCb folosind informatia de la doua detectoare RICH (Ring Imaging Cherenkov) [7]. Selectia recomandata pentru K± in cadrul experimentului a fost optimizata in vederea obtinerii puritatii inalte necesare. Aceasta optimizare a urmarit eliminarea din esantion a contaminarii cu alte specii de particule, a traiectoriilor „false” care provin din erori de detectie sau a K± rezultati din dezintegrarea particulelor cu timp de viata ceva mai mare. Studii efectuate utilizand date simulate au aratat ca in urma acestei optimizari puritatea esantionului de K± a crescut de la 27% la 92%-95%. K± proveniti din dezintegrarile unor mezoni-barioni, cum ar fi ф, au pondere sub 2.5% in eşantionul final de fiice K+ + K-. Avand in vedere puritatea inalta, vom ignora in continuare aceasta contaminare prezenta in esantionul de candidatii kaonici. Din pacate, cerintele stringente aplicate acestor K± au permis pastrarea in esantion a numai 39% din K± prezenti inainte de optimizare. Datele folosite in studiul preliminar al productiei corelate de K± au fost inregistrate la o energie de interactie de 7 TeV. Pentru a ne asigura ca perechea de K± analizata provine din aceeasi interactie pp, au fost folosite esantioane inregistrate in prima perioada de rulare a LHC-ului (2010), caracterizata de o rata redusa a interactiilor primare, astfel incat majoritatea evenimentelor sa nu includa particule ce provin de la mai mult decat o interactie pp.

Un punct important al analizei îl reprezintă corectarea distribuţiilor obţinute folosind particulele detectate astfel încât să fie luate în considerare eficienţa de reconstrucţie, acceptanţa şi diferenţele în eficienţa de identificare a particulelor în esantionul de date reale şi în esantionul de date simulate. Eficienţele de reconstrucţie şi aceptanţă sunt determinate folosind datele simulate, presupunând că interacţia cu detectorul este corect reprodusă în aceste date. Modelele de producţie de particule sunt optimizate folosind datele obţinute în experimente anterioare, la energii mai mici şi la (pseudo-)rapidităţi centrale. Predicţiile acestor modele extrapolate în energie şi pseudo-rapiditate (η) nu reproduc distribuţiile de η, y şi pT obţinute cu datele experimentale. În LHCb acceptanţa geometrică/cinematică este exprimată în mod frecvent în termeni de η şi pT. Principalele diferenţe dintre eşantioanele de date simulate şi cele experimentale sunt legate de eficienţa de identificare a speciilor de particule şi de valoarea medie/maximă a impulsului transversal al mezonilor K±, distribuţiile provenite din date reale prezentând valori mai ridicate ale pT. Pentru a lua în considerare aceste diferenţe vor fi aplicate corecţii. Sunt interesante de efectuat două tipuri de analize ale perechilor K+ + K-. Măsuratoarea efectivă a secţiunii eficace de producere a unei perechi K+ + K- şi studiul corelaţiilor în producerea de K cu sarcini opuse (i.e. în care cuarcii stranii pot proveni dintr-o pereche s anti-s care a apărut în procesul de fragmentare). Pentru a pune în evidenţă corelaţii, este nevoie de un eşantion care să conţină perechi K+ + K- necorelate. Un astfel de eşantion poate fi construit folosind K+/- provenind din evenimente diferite. Perechile de candidaţi astfel formate primesc ponderi astfel încât distribuţiile cinematice uni-particulă din eşantioanele primare aflate în studiu şi eşantionele “artificiale” necorelate sunt identice. Pentru a compara rezultatele obţinute cu cele două eşantioane de date trebuie să se ia în considerare faptul că pentru evenimente cu aceeaşi multiplicitate, eficienţa de reconstrucţie şi de identificare a tipului de particulă depinde de η şi pT. Pentru aceasta candidaţilor kaonici din eşantionul de date simulate le sunt atribuite ponderi adiţionale astfel încât distribuţiile uniparticulă în simulare să devină asemănătoare celor din date. Raportul dintre distribuţiile celor două eşantioane în funcţie de η şi pT va fi numit în cele ce urmează funcţie de corelaţie. Distribuţiile nu sunt corectate pentru efectele date de eficienţa de reconstrucţie a traiectoriilor şi eficienţa de identificare a K+/-. Comparând distribuţiile necorectate corespunzătoare datelor reale cu distribuţiile corespunzătoare datelor simulate se poate observa ca deşi în general distribuţiile sunt destul de bine reproduse de simulare, există regiuni din spaţiul fazelor unde rezultatele experimentale se pot abate cu până la 15% din valorile absolute ale funcţiilor de corelaţie pe spaţiul fazelor. În distribuţiile diferenţelor de pT, distribuţiile obţinute folosind datele simulate sunt mai apropiate de valorile obţinute cu datele reale fiind vizibile anticorelaţiile cinematice între K provenind din acelaşi eveniment. Aceste eşantioane ca şi esantioanele de calibrare descrise în paragraful următor conţin după cum am menţionat anterior şi un procent de K proveniţi din dezintegrări ale mesonilor φ. Aceştia sunt corelaţi, iar contribuţia acestor corelaţii este clar vizibilă în distribuţii ce conţin sau exclud aceşti mesoni. În aceste date semnalul mezonului φ este mult mai pronunţat datorită impunerii condiţiilor de filtrare simultan pentru ambii kaoni. Acest tip de componentă este trivial eliminată prin constrângeri aplicate asupra masei invariante a perechii K+ + K-, dar este folositoare pentru calibrare şi pentru controlul erorilor sistematice. Distribuţiile obţinute la nivel de detector trebuie corectate cu eficienţele de recontrucţie şi identificare a speciilor de particule în detectorul LHCb. Este important de asemenea de discriminat între corelaţii de aromă/stranietate ale kaonilor proveniţi din acelaşi string (Modelul Lund al fragmetărilor hadronice [2-4]) şi alte corelaţii de tip cinematic sau dinamic, e.g.: conservare a impulsului, jeturi, etc.

Pentru obţinerea corectiilor de eficienta in identificarea kaonilor, este indicat de folosit metoda “Probe and Tag” in care kaoni proveniti din dezintegrarile mezonului ϕ sunt folositi pentru calibrarea procedurii de stabilire a identitatii unei particule. Metoda descrisa in [7] trebuie aplicata pentru determinarea acestei eficiente in cazul fiecarui esantion de date in parte, şi a trebuit aplicata in mod specific in cazul de fata. K “probe” este kaonul care a indeplinit conditiile de filtrare pe parametrii de reconstuctie şi identificare in detectorii LHCb-RICH, iar cei “tag” sunt acei kaoni care nu au fost filtrati, dar care impreuna cu “probe” prezinta o masa invarianta combinata in apropierea valorii masei mezonului ϕ. Spatiul fazelor pentru mezoni “tag”, este impartit in celule (η, pT) iar evenimentelor din esantioanele de calibrare cu mezoni ϕ le este asociata o pondere astfel incat distributia numarului de “tracks” sau traiectorii reconstruite sa fie identica cu cea corespunzatore evenimentelor din esantioanele aflate in studiu. Metoda folosita pentru a extrage eficientele este metoda “sWeights” [8] care trateaza fiturile distributiilor de masa ale mezonilor ϕ ca asa-numite “sPlots” pentru fiecare celula elementara din planul (η, pT). Din raporturile semnal/zgomot asociate fiturilor de masa se obtin astfel, pentru fiecare celula, eficientele RICH de identificare a kaonilor; filtrarea in RICH pentru “tag” este facuta identic cu cea a kaonilor folositi in studiul corelatiilor ce provin din celula respectiva. Evenimentele continand mezoni φ folositi pentru calibrare sunt filtrate folosind o preselectie care se aplica in mod similar datelor reale si simulate.

Volumul mare de date provenind din coliziunile pp face imposibila inregistrarea nediscriminatorie a acestora, liniile de trigger permitand pastrarea doar a evenimentelor de interes. De asemenea procesarea tuturor datelor experimentale de fiecare utilizator participant la experiment in parte (colaborarea LHCb numara la momentul de fata 843 de membri din 60 institute situate in 16 tari de pe mapamond) ar reprezenta o risipa de timp, mana de lucru şi mai ales de putere de calcul. Utilizatorii au acces numai la date care au fost acceptate de sistemul de trigger, reconstruite şi au trecut un proces de preselectie care a rezultat in esantioane imbogatite in particula si/sau evenimentele de interes. Campaniile de reprocesare a evenimentelor şi de aplicare a preselectiilor sunt prevazute a avea loc cu o frecventa redusa (cam de doua ori pe an). Dat fiind numarul mare de evenimente necesare pentru a fi produse esantionele de date simulate, aceste evenimente sunt produse in campanii planificate in avans. Pentru aceasta modelele propuse spre a fi confruntate cu rezultatele obtinute trebuie sa fie implementate in software-ul de simulare folosit de colaborare (GAUSS). Prelucrarea datelor experimentale ca şi producerea şi prelucrarea datelor simulate nu poate fi facuta folosind resursele unui singur institut, calculatoare din institute şi universitati din diverse colturi ale lumii incadrate intr-o super-retea numita GRID, fiind folosite pentru aceasta. Accesul la aceste resurse globale care permit prelucrarea in paralel a datelor este absolut esential.

In cazul corelatiilor dintre kaoni aceasta nu a reprezentat o problema avand in vedere ca mesoni stranii sunt produsi aproape in fiecare eveniment. O linie de trigger numita Minimum Bias permite inregistrarea de evenimente care contin cel putin o traiectorie in acceptanta detectorului. Din aceste evenimente extrem de abundente numai un numar redus este pastrat, iar preselectia ulterioara, reduce in mod proportional acest numar. Pentru desfasurarea ulterioara a proiectului o astfel de abordare nu va fi posibila. In acest context eforturi au fost facute in vederea asigurarii existentei unor linii de preselectie (stripping) care produc esantioane de evenimente imbogatite in barioni stranii. Pentru barionii Λ doua posibilitati sunt luate in considerare: (i) folosirea esantioanelor selectate pentru calibrarea identificarii protonilor in detectorul RICH sau (ii) reactivarea liniei de preselectie folosite anterior pentru analizele uniparticula. In cazul barionilor multistrange Ξ şi Ω, s-a participat la testarea liniilor de stripping implementate in ultima campanie pentru a ne asigura ca eficienta acestora este inalta, conditie absolut esentiala pentru a face posibile studii de corelatii. In prezent, se afla in stare incipienta un studiu care urmareste estimarea (folosind datele simulate) a numarului de evenimente necesare pentru a obtine o anumita precizie in studiile de corelatie care implica barioni stranii. Acest tip de planificare este foarte importanta şi pentru analizele la care se vor folosi hadroni cu cuarci de tip „beauty” avand in vedere ca acestia sunt produsi cu o probabilitate mult mai mica. Tinand cont ca experimentul LHCb este un experiment dedicat studiului acestui tip de particule, ne propunem sa folosim liniile de preselectie deja existente, provocarea constand in acest caz in alegerea de linii de preselectie care introduc conditionari cat mai reduse asupra spatiului fazelor (avand in vedere complexitatea acestor selectii, superioare celei aplicate pentru selectarea particulelor simplu stranii, implinirea acestui deziderat este esentiala), care pot fi utilizate şi pentru studiul corelatiilor intre mezoni B de tip diferit. Prin urmare este imperioasa gasirea de selectii cat mai apropiate ca filozofie astfel incat esantioanele de mezoni/barioni sa fie cat mai similare ca proprietati cinematice şi sa poata fi corectate cu metode cat mai asemanatoare facilitand astfel evaluarea incertitudinilor sistematice. Un studiu care urmareste identificarea posibilelor linii de preselectie a fost de asemenea initiat.

Unul din scopurile acestor masuratori este de a furniza material pentru optimizarea modelelor de hadronizare deja existente şi implicit a generatorilor in care acestea sunt implementate şi pentru crearea de modele si/sau generatori noi. Un prim pas este confruntarea modelelor si optimizarilor existente cu masuratorile de producere uniparticula efectuate de experimentele LHC. S-a incercat identificarea unei optimizari de referinta, definita ca acea optimizare care descrie cel mai bine nu numai distributiile uniparticula de hadroni stranii masurate folosind datele LHCb, dar in acelasi timp şi rezultatele celorlalte experimente de la LHC. Pentru inceput am folosit diferite optimizari ale parametrilor generatorului PYTHIA alese dupa consultarea literaturii de specialitate şi discutii cu autorii acestui generator. Doua generatii diferite ale PYTHIA au fost folosite, varianta veche PYTHIA 6 scrisa in limbajul de programare FORTRAN şi varianta noua aflata in stadiul de dezvoltare PYTHIA 8 scrisa in C++. O serie de optimizari ale generatorului PYTHIA 6 indicate de catre autori sau de catre persoane care lucreaza pentru diferite experimente au fost luate in considerare: Perugia 0 – optimizarea de referinta la experimente pre-LHC, AMBT1 – prima optimizare propusa de colaborarea ATLAS in 2010 care foloseste datele inregistrate la LHC la 7 TeV şi LO PDF, CMS Z1 – o optimizare a AMBT1 propusa de membri ai experimentului CMS folosind PDF-uri (Parton Distribution Functions) de tip CTEQ5L, Perugia 2011 – ultima optimizare de referinta a generatorului PYTHIA 6 propusa in anul 2011 ce imbunateste optimizarea Perugia 2010 bazata pe PDF-uri CTEQ5L[9] precum şi optimizarea de referinta "4C" (pentru energiile de la LHC) a generatorului PYTHIA 8. Comparatia dintre rezultatele obtinute cu optimizarile acestor generatori şi masuratorile LHCb a fost raportata ulterior şi la datele generate cu optimizarea propusa de experimentul LHCb[10]. Rezultate experimentale produse de LHCb[11], ALICE[12] şi CMS[13] la diferite energii de interactie, implementate in subrutine RIVET [17], au fost confruntate cu distributiile obtinute folosind aceste optimizari (vezi Anexa 4 pentru comparatiile folosind doar generatoarele PYTHIA şi miniframework-ul RIVET). Din pacate nici una dintre optimizarile testate nu s-a dovedit a descrie in mod satisfacator toate distributiile experimentale propuse. In perioada imediat urmatoare ne propunem o analiza a distributiilor asociate diferitelor optimizari care va lua in considerare comparatia valorilor parametrilor folositi pentru a interpreta masuratorile deja efectuate şi discrepantele dintre acestea. Acest studiu bazat pe rezultatele masuratorilor productiei de stranietate la nivel uniparticula va contribui la interpretarea rezultatelor masuratorilor de productie corelata a particulelor propuse in acest proiect odata ce sunt analizate. Un studiu al literaturii de specialitate in scopul identificarii modelelor de interes pentru studiul producerii corelate de hadroni care contin un cuarc b a fost de asemenea demarat, urmarind şi posibilitatile de implementare ale acestora in sofware-ul de simulare folosit la LHCb şi crearea de subrutine RIVET pentru efectuarea de verificari ale comparatiilor cu datele experimentale intr-un mod independent.

In acelasi spirit, avand in vedere ca ne dorim ca rezultatele masuratorilor noastre sa poata fi interpretate şi folosite cu usurinta de catre teoreticieni, pentru a tine legatura cu acestia si/sau pentru a stabili noi legaturi s-a organizat un workshop in Bucuresti la IFIN-HH in perioada 22-23 noiembrie 2012 la care au fost invitati atat teoreticieni cat şi colaboratori din experimentul LHCb (sau alte experimente de la LHC şi nu numai) care sunt interesati de implementarea şi optimizarea generatorilor. Programul (disponibil aici) a fost organizat in cateva sesiuni care contineau prezentari cheie dedicate diferitelor modele/generatori ca şi a software-ului folosit pentru optimizarea şi validarea acestora, urmate de prezentari legate de felul in care acesti generatori sunt implementati/integrati in platforma software a experimentului si/sau sunt folositi de catre colaboratorii LHCb. O perioada generoasa de timp a fost destinata discutiilor. Discutiile au abordat modul in care simularile sunt folosite de analisti şi cerintele acestora in aceasta directie, posibilitati de optimizare ale generatorilor folosind rezultatele obtinute din analiza datelor experimentale. Un castig important l-a reprezentat faptul ca membrii echipei proiectului la fel ca şi ceilalti participanti implicati in partea experimentala au fost informati in privinta celor mai recente imbunatatiri dar şi de planurile de viitor pentru principalii generatorii folositi la ora actuala in fizica particulelor elementare la experimentele instalate la acceleratori: PYTHIA[2], SHERPA[14], HERWIG[15], EVTGEN[16]. Au fost luate in considerare şi aspecte legate de optimizarea şi validarea generatorilor şi de confruntarea masuratorilor efectuate cu predictiile modelelor. Cele doua zile de workshop s-au dovedit foarte intense şi extrem de folositoare pentru toti participantii. A avut loc un schimb de informatii fructuos intre teoreticieni şi experimentalisti.

Bibliografie

  1. LHCb collab., A. A. Alves Jr. et al., The LHCb detector, JINST 3 (2008) S08005.
  2. T. Sjoestrand, S. Mrenna, and P. Skands, PYTHIA 6.4 physics and manual, JHEP 05442 (2006) 026, arXiv:hep-ph/0603175.
    T. Sjostrand, S. Mrenna, P. Z. Skands, A brief introduction to PYTHIA 8.1, Comput. Phys. Commun. 178 (2008) 852-867, [arXiv:0710.3820].
  3. B. Andersson et al., Parton Fragmentation and String Dynamics, Phys. Rep. 97(2–3) (1983) 31-145.
  4. P. Skands, Introduction to QCD, CERN-PH-TH-2012-196, arXiv:1207.2389[hep-ph].
  5. A. Bursche, Jet reconstruction with LHCb, "20th International Workshop on Deep-Inelastic Scattering and Related Subjects", Bonn, Germany, 26-30 Mar 2012, LHCb-TALK-2012-051.
  6. D. B. Lichtenberg, W. Namgung, E. Predazzi, J. G. Will, Baryon Masses In A Relativistic Quark-Diquark Model. Phys. Rev. Lett. 48 (1982) 24.
  7. M. Adinolfi et al., Performance of the LHCb RICH detector at the LHC, arXiv:1211.6759.
  8. M. Pivk and F.R. Le Diberder, sPlot: a statistical tool to unfold data distributions, Nucl. Instrum. Meth. A 555 (2005) 356-369, arXiv:physics/0402083[physics.data-an].
  9. P. Z. Skands, Tuning Monte Carlo generators: The Perugia Tunes, Phys. Rev. D 82 (2010) 074018, and updates in [arXiv:1005.3457]. https://pythia6.hepforge.org/trac/browser/trunk/update_notes.txt.
  10. I. Belyaev et al., Handling of the generation of primary events in Gauss, the LHCb simulation framework, Nuclear Science Symposium Conference Record (NSS/MIC) IEEE (2010) 1155.
  11. LHCb collaboration, R.Aaij et al., Prompt K0S production in pp collisions at sqrt(s) = 0.9 TeV, Phys. Lett. B 693 (2010) 69, arXiv:1008.3105.
    LHCb collaboration, R. Aaij et al., Measurement of V0 production ratios in pp collisions at sqrt(s) = 0.9 and 7 TeV, JHEP 1108 (2011) 034, arXiv:1107.0882
    LHCb collaboration, R.Aaij et al., Measurement of the inclusive ϕ cross-section in pp collisions at sqrt s = 7 TeV, Phys. Lett. B 703 (2011) 267, arXiv:1107.3935.
  12. Strange particle production in proton-proton collisions at sqrt(s) = 0.9 TeV with ALICE at the LHC, Eur. Phys. J. C 71 (2011) 1594.
  13. Kshort, Lambda, and Cascade- transverse momentum and rapidity spectra from proton-proton collisions at 900 and 7000 GeV, JHEP 1105 (2011) 064, doi:10.1007/JHEP05(2011)064, arXiv:1102.4282[hep-ex].
  14. T. Gleisberg et. al Event generation with SHERPA 1.1. JHEP 0902 (2009) 007.
    https://sherpa.hepforge.org/trac/wiki
  15. M. Bahr et al. Herwig++ Physics and Manual. Eur.Phys.J. C58 (2008) 639-707, e-Print: arXiv:0803.0883 [hep-ph].
    http://herwig.hepforge.org/, arXiv:0803.0883.
  16. D. J. Lange, The EvtGen particle decay simulation package, Nucl. Instrum. Meth. A 462 (2001) 152.
    http://www.slac.stanford.edu/~lange/EvtGen/;
    http://lhcb-release-area.web.cern.ch/LHCb-release-area/DOC/gauss/generator/evtgen.php.
  17. Andy Buckley, Jonathan Butterworth, David Grellscheid, Hendrik Hoeth, Leif Lonnblad, James Monk, Holger Schulz, Frank Siegert, Rivet User Manual, arXiv:1003.0694v8[hep-ph].

II. Continuarea studiului corelaţiilor între particule de stranietate unitară, mesoni şi barioni, şi antiparticulele asociate acestora

Termen limită:    15.12.2013

II.1 Modificarea şi re-optimizarea preselecţiei şi selecţiei finale pentru barioni

II.2 Identificarea surselor adiţionale de fond şi eliminarea acestora. Includerea noilor metode de "unfolding" pentru extragerea semnalului din fond

II.3 Finalizarea corecţiilor de acceptanţă şi selecţie, "unfolding", a calibrării şi a calculului erorilor sistematice

II.4 Interpretarea rezultatelor finale, comparaţia cu alte experimente, diseminarea rezultatelor în cadrul comunităţii ştiinţifice

II.5 Comparaţia rezultatelor cu predicţiile generatorilor Monte Carlo de particule (e.g. PYTHIA) pentru diverse "optimizări" ale acestora şi pregătirea a 1-2 articole pentru publicare în reviste cu cotaţiei ISI

II.6 Pregătire/mentenanţă/identificare software, proceduri de analiză şi eşantioane de date pentru studiile programate în anul 2014

Rezultate preliminare

Progrese s-au înregistrat în selecţia perechilor de particule barionice (Λ, anti-Λ) şi în selecţia de kaoni cu sarcină. Aceste selecţii au fost efectuate cu date reale LHCb din 2010 la o energie de coliziune de 7 TeV şi pe date simulate Monte Carlo compatibile cu datele reale anterioare. Se va proceda la fel în cazul producţiei corelate mezon+barion, i.e. kaoni plus hiperoni Lambda: (Kaon, Lambda) sau pentru una din configuraţiile de sarcină (K+,Λ) de exemplu.

In urmatoarele luni urmeaza sa extindem analiza la studiul datelor luate in 2011 sau 2012 şi la diverse energii LHC de coliziune proton-proton : 8 TeV şi 2.76 TeV. In paralel cu analiza datelor mentionate se continua eforturile pentru reducerea contaminariii de fond şi estimarea eficientelor de reconstructie direct din datele reale, prin utilizarea diverselor canale de dezintegrare in calibrarea eficientelor. Acest lucru vizeaza in special eficientele de detectie a detectorelor RICH (“Ring-imaging Cherenkov detectors”) din LHCb. Eficientele de “tracking” fiind mult mai apropiate de 100 %.

Colaborarea LHCb pune la dispozitia membrilor sai accesul la facilitati de productie de masa pentru date Monte Carlo. Aceste date sunt generate, digitizate şi apoi reconstruite de expertii colaborarii. Grupul nostru a inaintat mai multe cereri de productie Monte Carlo in masa, in special de date simulate "Minimum-Bias", date ideale in studiul proceselor cromodinamice (QCD) la energii joase pe scara de energie LHC. Preliminar s-au utilizat datele Monte Carlo deja produse pentru datele reale din 2010 sau esantioane Monte Carlo relativ mici produse de grupul nostru folosind algoritmele/pachete de programe dedicate ale colaborarii LHCb. Aceste cereri de productie in masa urmeaza a fi indeplinite in urmatoarele luni, iar datele de simulare astfel produse vor putea fi folosite pentru estimarea de finete a eficientelor de reconstructie şi a acceptantei detectorului LHCb, in conditiile corespunzatoare fiecarei perioade de masurari şi coliziuni LHCb/LHC 2011-2013.

Avand in vedere politica colaborarii LHCb privind reconstructia şi selectia datelor reale, este necesara implementarea pana la inceputul lunii august a unor algoritmi de preselectie care vor fi utilizati ulterior pe datele reale din 2011 şi 2012. Acest lucru va permite potential cresterea cu un ordin sau chiar cu doua ordine de marime a numarului final de candidati selectionati. Candidati pot fi in acest context oricare din combinatiile de doua particule stranii (K-,anti-Λ), (Λ,anti-Λ), (K+,K-), cu numar de stranietate total nul. Aici munca la algoritmi de preselectie va continua pana la sfarsitul luni iulie, fiind deschisa şi o potentiala colaborare cu membrii altui grup LHCb care urmaresc studiul corelatiilor de tip Bose-Einstein şi Fermi-Dirac intre particule identice pe aceleasi date.

In domeniul analizelor de productie pentru particule cu numar de stranietate supraunitar i.e., barionii cu sarcina Xi şi Omega, preselectia mentionata anterior a fost deja efectuata. Au fost folosite datele din coliziuni proton-proton la energii de 7 TeV, 8 TeV, 2.76 TeV. Candidatii Xi şi Omega astfel obtinuti au fost analizati preliminar, urmand ca in etapa urmatoare sa se includa un studiu amanuntit al evenimentelor corespunzatoate, cautandu-se particule Lambda şi Kaoni reconstruiti simultan cu particulele Xi şi Omega. Se spera astfel sa se faca o prima estimare a fezabilitatii studiilor de corelatii intre particule cu numar de stranietate supraunitar şi mesoni sau barionii cu numar de stranietate unitar.

In plus fata de programul de analize a datelor LHCb pentru particule stranii, se lucreaza la implementarea de preselectii ce vor rula in paralel cu algoritmi mentionati anterior. Aceste preselectii aditionale vor impune in plus conditia prezentei unei particule cu impuls transversal mai mare decat 3 - 5 GeV/c, sau alternativ, evenimentul reconstruit sa contina un jet de particule bine colimat şi reconstruit. Se vor studia astfel parametrii cinematici ai particulelor stranii relativ la parametrii jetului de particule sau relativ la particula cea mai energetica din eveniment. Prezenta jetului indica un singur process de fragmentare bine izolat in spatiul fazelor, iar particulele stranii in cazul cand fac parte din ansamblul colectiv ce descrie jetul QCD, pot aduce informatii importante despre procesul dinamic de fragmentare şi cum se coreleaza parametrii cinematici ai particulele din componenta jetului. Daca prima preselectie cu o particula foarte energetica a fost deja testata fiind esential usor de implementat in esafodajul software-ului LHCb, reconstructia jeturilor şi principiile fizice ce stau in spatele acesteia sunt mult mai complexe şi necesita un stagiu de mai lunga durata. Membrii grupului nostru spera sa incepa preselectia evenimentelor ce contin simultan jeturi şi perechi de particule stranii spre finalul anului curent.

In finalul acestui raport asupra stadiului analizelor QCD la energii joase pentru productie corelata de stranietate mentionam ca scopul imediat este compararea masuratorilor LHCb cu rezultatele generatorului de evenimente cu particule: PYTHIA . Diferentele intre valorile masurate şi simulate avand potentialul sa ajute la o reoptimizare a proceselor de fragmentate implementate in PYTHIA. In acest sens vom beneficia de dezvoltarile implementarii interfetei dintre software-ul de simulare al colaborarii şi pachetul RIVET, responsabilitate in principal a unuia dintre membrii echipei, dar se vor utiliza direct şi rezultatele studiilor de fezabilitate desfasurate la CERN impreuna cu un colaborator extern in privinta folosirii sistemului de optimizare a generatorilor Professor/RIVET ca alternativa la şi pentru testarea independenta a instrumentelor de optimizare ale LHCb. Scopul final este ca prin identificarea parametrilor de control ce pot fi ajustati pentru a reduce discrepantele dintre datele masurate şi MC sa oferim informatii cu aplicatie directa in dezvoltarea/imbunatatirea modele teoretice de fragmentare şi hadronizare şi astfel sa fie deschisa calea catre interpretarea rezultatelor din studiile de productie corelata de stranietate prin prisma mecanismelor de fragmentare/hadronizare corespunzatoare. De asemenea, pana la sfarsitul anului, urmarim sa estimam distributiile parametrilor pentru perechile de particule stranii asa cum sunt acestea imediat dupa procesul de fragmentate. Distributiile anterioare se vor obtine pe baza distributiilor masurate de detectorul LHCb şi pe baza hartilor de eficienta de reconstructie şi acceptanta, harti care descriu intregul volum din spatiul fazelor accesibil masurarii cu detectorul LHCb, e.g. spaţiul geometric pentru LHCb este limitat în unghi polar de valorile 15 şi 300 (250) miliradiani.

III. (1) Continuarea studiului corelaţiilor între particule de stranietate unitară, mesoni şi barioni, şi antiparticulele asociate acestora. (2) Studiul producţiei de barioni cu număr de stranietate supra-unitar în tandem cu alţi hadroni stranii.

Termen limită:    decembrie 2014

III.1 Producerea particulelor stranii şi studiile de corelaţie utilizând date LHCb

III.2 Analiza datelor Monte Carlo generate cu un sistem de pachete software alternativ LHCb: PYTHIA – RIVET

III.3 Studiile de corelaţie şi producţie ale hadronilor "beauty"

Rezultate - 2014

Rezumat raport - PDF

IV. Studiu de feabilitate. Măsurarea producției de particule corelate de tip "beauty", mezoni și barioni.

Termen limită:    decembrie 2015

IV.1 Valorificarea liniilor de "trigger" şi preselecţie care maximizează semnalul. Reoptimizarea selecţiei finale în contextul liniilor de trigger şi preselecţie individuale selectate anterior.

IV.2 Estimarea luminozităţii necesare şi procesarea datelor deja existente

IV.3 Reoptimizarea metodei de lucru spre folosire în viitor pe eşantioane mult mai mari ce vor fi măsurate cu detectorul LHCb upgradat

IV.4 Folosirea rezultatelor măsurării secţiunii eficace inclusive de producţie $b\bar{b}$ în Monte Carlo "tuning" şi în studiile de corelaţie (rezultatele sunt obţinute de grupuri LHCb)

Rezultate - 2015

Raport ştiinţific - PDF

V. Etapa unică 2016

Termen limită:    decembrie 2016

V.1 Modele pentru producţia corelată de particule de tip "beauty", mezoni B şi barioni Lambda beauty

V.2 Modele pentru producţia corelată de barioni şi mezoni stranii (Monte Carlo), incluzând barionii Xi şi Omega. Popularizarea rezultatelor obţinute în comunitatea ştiinţifică şi în colaborarea LHCb.

Rezultate - 2016

Raport ştiinţific - PDF

Documentul conţine şi raportul final al proiectului ce rezumă rezultatele obţinute în fiecare fază de implementare a acestuia.
Calitatea anumitor distribuţii (figuri) din document a fost degradată intenţionat pentru a asigura dreptul de autor asupra rezultatelor ştiinţifice prezentate până la definitivarea procedurilor de publicare a acestora în jurnale ştiinţifice. Figurile respective au în majoritatea cazurilor suprapusă eticheta NOT FOR PUBLIC DISTRIBUTION pentru a evidenţia acest fapt. În această calitate, documentul distribuit public aici diferă de raportul ştiinţific trimis către agenţia finanţatoare.

Şcoli de pregătire a doctoranzilor :

* Materialele marcate ca preliminare/neoficiale pentru LHCb ce sunt publicate prin intermediul acestei pagini web nu pot fi copiate, distribuite sau folosite în alte documente publice fără permisiunea expresă a proprietarului (intelectual) al acestei pagini (grupul LHCb Romania reprezentat prin reponsabilul de proiect şi adjuncţii săi) şi a colaborării LHCb de la LHC, CERN. Grupul LHCb Romania îşi rezervă dreptul de a cere daune materiale în justiţie dacă încălcarea prevederii de faţă va avea efecte negative asupra finanţării şi/sau prestigiului ştiinţific al grupului la orice nivel (naţional sau internaţional).