Erweiterung des Fitverfahrens

zur Impulsbestimmung

SINDRUM II-Detektor

von

Dimitri Junker

aus Aachen

Diplomarbeit in Physik

vorgelegt der

Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der

Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule

Aachen

im April 1992

angefertigt im

III. Physikalischen Institut B

bei

Prof. Dr. G. Otter

2. Auflage (September 94; HTML Version von Februar 2000)

1. Einleitung

Die heute gültige Theorie für die elektroschwache Wechselwirkung ist das Standardmodell von Glashow, Salam und Weinberg [We 67], das in allen bisherigen Experimenten richtige Vorhersagen gemacht hat. Viele Experimente werden mit dem Ziel durchgeführt, die Grenzen des Standardmodells zu finden. Würden solche gefunden, müßte eine neue Theorie gesucht werden, die auch diese Experimente erklärt.
Es gibt jedoch auch andere Gründe, nach einer neuen Theorie zu suchen, denn auf viele Fragen, wie z.B. die nach der Masse der Teilchen, liefert das Standardmodell keine Antworten. Von einer endgültigen Theorie wird erwartet, daß sie die vier Kräfte der Natur erklärt, die Massen aller grundlegenden Bausteine der Materie und viele andere Fragen der Teilchenphysik beantwortet. Voraussichtlich wird das Standardmodell eine Näherungslösung dieser Theorie für niedrige Energien sein.
Wie in vielen Theorien spielen auch im Standardmodell Symmetrien und Erhaltungssätze eine wichtige Rolle. Oft stellt man allerdings fest, daß Symmetrien beim Übergang zu niedrigeren Energien gebrochen werden können bzw. Erhaltungsgrößen doch nicht exakt konstant sind oder daß mehrere scheinbar unabhängige Symmetrien erst in ihrer Kombination Bestand haben (CPT ).
Eine Erhaltungsgröße des Standardmodells, die in vielen weitergehenden Theorien keinen Bestand mehr hat, ist die Leptonflavourzahl. Nach deren Verletzung sucht die SINDRUM II - Kollaborationam PSI. Die Leptonflavourzahl ist auch im Standardmodell nur dann eine Erhaltungsgröße, wenn die Masse der Neutrinos exakt 0 ist. Aus den heute gültigen Obergrenzen der Neutrinomassen folgt eine so geringe Wahrscheinlichkeit einer leptonflavourändernden Reaktion, daß sie mit heutigen Mitteln nicht nachweisbar ist. Im SINDRUM II - Experiment wird der die Leptonflavourzahl verletzende Prozeß µ^-+ Ti -> e^- + Ti gesucht. Diese Reaktion ist als Zweikörperreaktion relativ leicht an dem monoenergetischen Elektron mit einem Impuls von 104.27 MeV/c zu erkennen.
Eine wichtige Aufgabe in diesem Experiment ist daher, aus den Detektordaten der Ereignisse Spuren zu fitten und den diesen entsprechenden Impulsen zu ermitteln und Aussagen über die gesuchte Reaktion zu machen. Dazu entstand das Impulsfit-Programm TRACKFIT [Do 91].
Die hier vorliegende Arbeit beschreibt die im Rahmen dieser Diplomarbeit durchgeführten Erweiterungen des TRACKFIT sowie die geschaffene interaktiv benutzbare Version durch Kombination des TRACKFIT mit dem SED, einem Programm zur graphischen Darstellung von Detektorereignissen.
Übersicht der einzelnen Kapitel:

Kapitel 2 umfaßt die für diese Arbeit wesentlichen Aspekte des Standardmodells.

Kapitel 3 beschreibt den SINDRUM II - Detektor. Hierbei wird hauptsächlich Wert auf die Erklärung der zum Verständnis der folgenden Kapitel nötigen Komponenten gelegt.

Kapitel 4 faßt den zu Beginn meiner Diplomarbeit bestehenden Fitalgorithmus zusammen und zeigt die noch zu verändernden Punkte auf.

Kapitel 5 beschreibt die Erweiterungen des Fitverfahrens, die zur Berücksichtigung der Vielfachstreuung nötig waren. Außerdem werden die damit erzielten Ergebnisse vorgestellt.

Kapitel 6 beschreibt entsprechend zu Kapitel 5 die gemachten Erweiterungen zur Berücksichtigung des Energieverlustes.

Kapitel 7 zeigt die Kombination des TRACKFITs mit dem Graphikprogramm SED und dessen neuen interaktiven Routinen.

Kapitel 8 ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse.

Die Anhänge liefern Detailinformationen zu den Programmen.

1.1 Vorwort zur 2. Auflage

Die 2. Auflage unterscheidet sich inhaltlich nicht von der 1. Auflage. Der Hauptunterschied ist, daß die Formeln drucktechnisch neu bearbeitet wurden. Dies wurde möglich durch Erscheinen des Formeleditors und nötig durch erscheinen einer neuen Version der Textverarbeitung.
Aachen im Mai 94
Es werden möglichst wenig eigene Zeichensätze benutzt, nur Vektoren und die Zeichen 'C' und 'I' Also das C wie in Cerenkov und das Integral von - Unendlich bis Unendlich

1.2 Vorwort zur HTML Version

Inhaltlich hat sich wieder nichts geändert.
Leider bietet HTML wenig Unterstützung für Formeln. Somit habe ich alle Formeln als GIF-Bilder eingebunden, Formelteile im Text habe ich so gut wie möglich dargestellt. Ein Problem waren z.B. Vektoren, sie sind unterstrichen dargestellt, also z.B. B. Bei allen Abbildungen habe ich eine auf 1/4 geschrumpfte Version eingebunden, diese allerdings jeweils mit der Originalabbildung verknüpft. So muß das größere File nur bei Interesse geladen werden.
Aachen im Februar 2000

1.3 Links

SINDRUM II Homepage der RWTH-Aachen
SINDRUM II Hompage des PSI

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