Analyse von χ cj K + K η

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1 Analyse von χ cj K + K η Jörn Becker Experimentelle Hadronen Physik Ruhr-Universität Bochum July 16, 2010 Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

2 BES-III and BEPC-II at IHEP BES III Kollaboration 300 Physiker von 43 Instituten aus 9 Ländern BES III Milestones April 2008: Nach 10 Jahren Planung steht BES-III am Beschleuniger Juli 2008: Der erste Event März-April 2009: 10 8 ψ(2s), Weltrekord Juni-Juli 2009: J/ψ Seit Jan. 2010: ψ(3770) Datennahme BES III Physik Hadronenspektroskopie Suche nach gluonischen Anregungen, Glueballs... Open charm Physik τ Physik Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

3 BES III and BEPC II at IHEP BEPC II Parameter Energie (CMS) : GeV Luminosität : 1032 cm 2 s 1 Events p.a. : J/ψ ψ(2s) ψ(3770) BES III Detektor 93% Raumwinkelabdeckung SC-Magnet (1 T Feldstärke) Tracking mit WDCs PID mit TOF Photonreko. mit EMC (CsI(TI)) Myonennachweis mit RPCs Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

4 BES III and BEPC II at IHEP Muon Counter SC magnet TOF Be beam pipe Drift Chamber CsI(Tl) calorimeter Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

5 Motivation Im Vergleich zu den Vektor Charmonia J//ψ und ψ sind Zerfälle von χ cj Zuständen noch nicht gut untersucht, sowohl von experimenteller als auch von theoretischer Seite. e + e -Kollisionen bieten eine gute Umgebung für die Untersuchung dieser Zustände. Für S-Wellen Zustände lassen sich die Zerfallsbreiten mit Hilfe des "color-singlet" Mechanismus aus theoretischen Modellen berechnen. Für P-Wellen Zustände liegen allerdings Theorie und Experiment um eine Größenordnung auseinander. Anscheinend spielt in höher angeregten Zuständen auch der "color-octet" Mechanismus eine Rolle. Daher gilt es von experimenteller Seite aus durch das Vermessen neuer hadronischer χ cj Zerfälle das COM zu testen. Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

6 Motivation Bisher konnte χ c2 K + K η noch nicht vermessen werden. (Lediglich ein Upper Limit von CLEO-c) CLEO c BR(χ c1 K + K η) = ± ± ± CLEO c BR(χ c2 K + K η) < CL =90% PDG BR(χ c1 K + K η) = ± PDG BR(χ c2 K + K η) < CL =90% Ziel dieser Analyse: Bestimmung des Verzweigungsverhältnisses von χ c1,2 K + K η. (χ c0 K + K η ist verboten aufgrund der Paritätserhaltung) Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

7 Daten und MCs BOSS version (mit TOF Energiekorrekturen) Datensatz: (106±3) M Ψ(2S) Events (2prong skim) Kontinuumdaten: 42pb 1 bei 3.65 GeV Inklusives MC: 100 M ψ(2s) Events Signal & Untergrund MCs: 500,000 für jeden Kanal Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

8 Selektionskriterien Kaonselektion Vertex cut V r < 1.0 cm and V z < 5.0 cm Verwendung der de/dx und TOF Informationen PID P K > Photonselektion Clusterenergie: E γ > 40 MeV Winkel zwischen Photon und nähstgelegenem geladenen Track: > 20 Eventselektion 2 Kaonen mit Q = 0 3 or 4 Photonen radiatives Photon soll im Barrel detektiert werden: cos(θ) < 0.82 Vertex Fit 5C kinematischer Fit (Anfangszustand and η-masse) Es wird der K + K η Kandidat gewählt, der das kleinste χ 2 hat 5C Fit Wahrscheinlichkeit: P(χ 2, df) > 0.1 Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

9 Wahrscheinlichkeitverteilung Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

10 Unterdrückung von J/Ψ Ereignissen Um Ψ J/Ψη und χ cj J/Ψγ Ereignisse zu unterdrücken werden folgende Vetos gesetzt: 3.06 GeV/c 2 < m(ψ η) < 3.13 GeV/c GeV/c 2 < m(χ cj γ) < 3.17 GeV/c 2 Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

11 Nachdem alle Cuts angewandt wurden Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

12 Vorläufige Resulte Unbinned Maximum Likelihood fit: line shape für das Signal aus den MC data gewonnen Chebychev Polynom 2er Ordnung für den Untergrund ɛ χc1 10% ɛ χc2 10% N χc ± N χc ± 3.66 sign χc1 18σ sign χc2 10σ BR χc1 BR χc2 (3.40 ± 0.33) 10 4 (1.63 ± 0.25) 10 4 Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

13 Untergrundstudien Background channel Branching Ratio efficiency contribution to χ c1 K + K η Ψ γχ c1, χ c1 K + K π ± ± 0.5 Ψ γχ c2, χ c2 K + K π ± ± 0.1 Ψ γη c, η c K + K π ± ± 0.4 Ψ γχ c1, χ c1 K ± K, K K π ± ± 0.4 Ψ γη c, η c K ± K, K K π ± ± 0.2 Ψ K + K ω, ω γπ ± ± 0.05 Ψ K ± K 1, K K ω, ω γπ Ψ J/Ψπ 0 π Ψ γχ cj, χ cj γj/ψ, J/Ψ K + K γ < Ψ J/Ψη, J/Ψ K + K γ Ψ everything (without signal) 2.2 ± 3.8 Kein signifikanter "peaking background" zu sehen! Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

14 Untergrundstudien Background channel Branching Ratio efficiency contribution to χ c2 K + K η Ψ γχ c1, χ c1 K + K π ± ± 0.1 Ψ γχ c2, χ c2 K + K π ± ± 0.1 Ψ γη c, η c K + K π ± ± 0.4 Ψ γχ c1, χ c1 K ± K, K K π ± ± 0.4 Ψ γη c, η c K ± K, K K π ± ± 0.04 Ψ K + K ω, ω γπ ± ± 0.06 Ψ K ± K 1, K K ω, ω γπ Ψ J/Ψπ 0 π Ψ γχ cj, χ cj γj/ψ, J/Ψ K + K γ < Ψ J/Ψη, J/Ψ K + K γ Ψ everything (without signal) 4.83 ± 4.56 Kein signifikanter "peaking background" zu sehen! Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

15 Der inkl. MC Datensatz Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

16 Individuelle Untergrundkanäle Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

17 Photonmultiplizität ɛ χc1 6% ɛ χc2 6% N χc ± 9.10 N χc ± 6.8 sign χc2 8σ BR χc1 BR χc2 (3.20 ± 0.41) 10 4 (1.76 ± 0.33) 10 4 ɛ χc1 4% ɛ χc2 4% N χc ± 8.10 N χc ± 5.28 sign χc2 15σ BR χc1 BR χc2 (3.71 ± 0.53) 10 4 (1.47 ± 0.37) 10 4 Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

18 Systematische Fehler type uncertainties in % photon detection 3 η reconstruction 1 trigger 0.1 N Ψ(2S) 3 sum 4.36 {Signal and Untergrund Verlauf, Fitbereich, Tracking and PID, kinematischer Fit} werden gerade genauer untersucht Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

19 Vorläufiges Verzweigungsverhältnis Unter Berücksichtigung von statistischen Fehlern, als auch systematischen Fehlern verursacht durch die Analyse und durch die Messunsicherheit des Verzweigungsverhältnisses Ψ(2S) γχ c1,2, ergibt sich als Ergebnis (in%): this work BR χc1 = ± ± ± this work BR χc2 = ± ± ± CLEO c BR χc1 = ± ± ± CLEO c BR χc2 < CL =90% Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

20 Zusammenfassung & Ausblick Vorläufiges Resultat für χ c1,2 K + K η Erstmalig χ c2 K + K η gemessen (10σ significance) kein signifikanter Untergrund Weitere Studien zu systematischen Fehlern nötig Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

21 Danke für ihre Aufmerksamkeit Jörn Becker (RUB) Seminar July 16, / 21

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