UNIVERSIDAO AUTONOMA OE MADRID FACULTAO OE CIENCIAS FISICAS
-
PRODUCCION INCLUSIVA DE PARTJCULAS EXTRANAS EN INTERACCIONES pp A 360 GeV I c
CERN LIBRARIES, GENEY A
l~i 1111111111111111111111~11111III~111~
I
CM-P00098972
Mzmoria presentada por 0 g Teresa Rodrigo Anoro para optar al grade de Ooctora en Ciencias Ffsicas Madrid 1985
AGRADECIMIENTOS
Quiero personas
han
expresar
desde
contribuido
aqui
directa
mi o
agradecimiento
a
cuantas
la
realiza-
Cientifico y
Director
indirectamente
a
cion de este trabajo y en particulars Al del Area
Dr. de
Juan
Antonio
Rubio,
Director
Investigacion Basica de la Junta de
Energia Nuclear,
por su acogida en el grupo de sus colaboradores.
Al
Dr.
Manuel
Aguilar-Benitez,
sica de Particulas de la J.E.N.,
Jefe
de
la
Division
de
Fi-
por el interes constante que ha
demostrado sobre la marcha del trabajo. A Jesus Salicio por su inestimable ayuda en cuestiones
re-
lativas a Erasme. A _ 1 os J.E.N.,
componen tes
en su totalidad,
del por
Grupo las
de
Al ta s
Ener gias
constantes muestras
de
de
1a
animo
y
afecto. Me han resultado de gran utilidad las das
con
los
Hernandez ,
Drs. Ra fa e 1
Marcos L1 o s a
Cerrada, y
Jo s e
M.
discusiones
Carmen
Sa 1 i c i o
de
sosteni-
Fernandez, 1a
J . E . N. ,
J.
Jose
as i
co mo
las que hube con los profesores Lucien Montanet y Carlo Caso del C.E.R.N.
Agradezco
al
Institute
de
Estudios
Nucleares
el
soporte
financiero que me viene otorgando desde 1983.
Deseo poner
de
relieve
la
buena
acogida
que
se
me
pensado en el Grupo EHS de la Division EP del C.E.R.N.,
a
dis-
dirigido
por
el
Dr.
Steve Reucroft,
en
las
diversas
cho en aquel laboratorio en diferentes
estancias que
fases
he
he-
de la producci6n
de
datos y analisis.
En la mecanograf 1a he sido ayudada eficazmente por Conchita Brana,
M.
Isabel Diez,
Dolores
Torr as
y
Fernanda
equipo de delineaci6n es tambien objeto de mi
Vazquez.
El
agradecimiento por
su esmero en la preparaci6n de las figuras. Del personal del Centro de Calculo de la J.E.N.
he
recibi-
do una colaboraci6n valiosisima.
Agradezco a mis
padres
lo que
les
toca en
su parte
de
so-
porte financiero y moral.
El Madrid
ha
Profesor accedido
Cayetano a
Lopez
ejercer
de
de
la
Universidad
ponente
del
Aut6noma
presente
de
trabajo.
Deseo que encuentre en estas 11neas mi profundo reconocimiento.
Por
ultimo pero no al
que
menos,
rrando que me haya dirigido el trabajo.
agradezco
a
Antonio
Fe-
INDICE
PAG. CAPITULO I INTRODUCCION •
1
CAPITULO II
DISPOSITIVO EXPERIMENTAL .
7
II. 1.- Introducci6n1 El Espectr6metro Hibrido Europeo. II.
II.
8
2.- La Camara de burbujas.
10
2.1.- Generalidades.
10
2.2.- Disefio de la camara.
12
2.3.- El sistema 6ptico.
14
3.- El iman Ml
.
15
II. 4.- Camaras proporcionales multihilos.
16
II.
18
5.- Camaras de deriva.
II. 6.- Identificaci6n de particulas
.
6.1.- SAD (Silica Aerogel Detector).
20 20
6.2.- ISIS (Identification of Secundaries by Ionization Sampling) II.
7.- El iman M2
II.
8.- Detectores de gammas
II.
22 24
•
25
8.1.- IGD (Intermediate Gamma Detector).
26
8.2.- FGD (Forward Gamma Detector)
27
9.- El
trigger de interacci6n.
II.10.- El haz
•
28 30
REFERENCIAS.
32
DESCRIPCION DE FIGURAS .
34
FIGURAS.
36
CAPITULO III
ESCRUTINIO Y MEDIDA.
47
III.1.- Introducci6n .
48
III.2.- Escrutinio .
48
Me di das •
54
III.4.- ERASME .
54
I I I. 3. -
4.1.- Introducci6n •
54
4.2.- Breve descripci6n.
55
2.1.- El canal de proyecci6n .
56
2.2.- El canal de medida
57
2.3.- Medo de operaci6n.
58
III.5.- Comparaciones de la calidad de nuestras medidas con las de otros laboratories.
59
REFERENCIAS.
62
DESCRIPCION DE TABLAS.
63
TABLAS •
64
DESCRIPCION DE FIGURAS •
70
FIGURAS.
71
CAPITULO IV
REDUCCION DE DATOS .
77
IV.1.- Introducci6n.
78
IV.2.- Calibraci6n y alineamiento de los detectores
81
IV.3.- Reconstrucci6n de los sucesos 3.1.- La reconstrucci6n geometrica.
85 86
3.2.- Reconstrucci6n en los calor1metros electromagneticos
89
3.3.- Reconstrucci6n en ISIS y
SAD.
91
3.4.- Ajuste cinematico •
94
IV.4.- Calidad de los dates.
96
REFERENCIAS.
99
DESCRIPCION DE TABLAS.
100
TABLAS •
101
DESCRIPCION DE FIGURAS .
102
FIGURAS.
104
CAPITULO V
SELECCION DE LA MUESTRA EXPERIMENTAL .
114
V.1.- Introducci6n
115
.
v.2.- Elecci6n de INVOL,
INLITE y LMIN •
115
V.3.- Tratamiento de las ambiguedades.
120
3.1.- Tratamiento de las ambigliedades en el calculo de las secciones eficaces
•
121
3.2.- Tratamiento de las ambigliedades para el estudio de las distribuciories f1sicas
•
122
V.4.- Depuraci6n de la muestra a utilizar.
126
REFERENCIAS.
128
DESCRIPCION DE TABLAS.
129
TABLAS •
130
DESCRIPCION DE FIGURAS •
132
. ..
134
FIGURAS. CAPITULO VI
0
SECCIONES EFICACES DE PRODUCCION DE K
s
1
A
y
~
149
VI.1.- Introducci6n.
150
VI.2.- Secciones eficaces de producci6n inclusiva.
150
2.1.- Correcciones por perdidas y cortes.
150
2.2.- Secci6n eficaz de producci6n inclusio va de Ks
155
2.2.1.- Ejernplo de calculo para una 156
rnuestra de sucesos. 2.2.2.- Calculo de la secci6n eficaz . ,. de produccion para d e K0 s para la rnuestra total
159
2.3.- Secci6n eficaz de producci6n inclusi159
va de /\. . 2.4.- Secci6n eficaz de producci6n inclusi-
160
va de J\ • VI.3.- Secciones eficaces topol6gicas.
160
3.1.- Secciones eficaces topol6gicas de 0
-
K,/\y s
/\
•.
161
3.2.- Nurneros medics de producci6n de K
0 8
,
VI.4.- Secciones
/\
y
-
/\
162
efiqa~es
de producci6n difractiva .
4.1.- Elecci6n de la rnuestra difractiva
•
165 165
4.2.- Calculo de secciones eficaces de pro168
ducci6n difractiva. VI.5.- Cornparaci6n de la producci6n inclusiva de particulas extrafias con la producci6n de particulas encantadas
169
..
REFERENCIAS.
171
DESCRIPCION DE TABLAS.
172
TABLAS •
173
•.
~ESCRIPCION
DE FIGURAS .
176
FI GU RAS.
178
CAPITULO VII 0
PRODUCCION INCLUSIVA DE Ks'
A y A
191
VII.1.- Introducci6n • VII.~.-
192
Distribuciones inclusivas.
195 0
2.1.- Distribuciones inclusivas de K • s 2.2.- Distribuciones inclusivas de /\ .
195 197
2.3.- Distribuciones inclusivas de A.
200
VII.3.- Modelos de partones para procesos hadr6nicos suaves
.
201 201
3.1.- Introducci6n • 3.2.- Reglas de cuenta de quarks
(QCR)
210
3.2.1.- comparaci6n con las distribuciones experimentales 3.3.- Modelos de fragmentaci6nr
212 el modelo de
Lund .
215
3.3.1.- Comparaci6n con las distribuciones experimentales
224
-
VII.4.- Polarizaciones de /\ y
225
/\
4.1.- El modelo de Lund.
.
•
•
•
.
•
•
•
•
.
•
•
•
226
4.2.- El modelo de DeGrand y Mieetinen
.
•
• •
•
•
228
4.3.- Resultados obtenidos en la muestra experimental REFERENCIAS.
•
•
.
.
• •
•
•
.
•
•
•
.
.
•
•
•
•
.
•
.
•
.
232
.
•
.
.
.
.
• •
.
•
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.
•
•
•
•
•
234
DESCRIPCION DE TABLAS.
•
•
•
•
•
•
•
.
•
.
•
•
•
.
•
•
•
.
237
TABLAS .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2 38
DESCRIPCION DE FIGURAS •
•
•
•
•
•
.
•
•
.
•
•
•
•
•
•
.
•
241
F I GU RA S •
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
.
•
•
•
•
24 4
.
•
•
•
.
•
.
•
.
•
.
•
.
•
•
CAPITULO VIII
PRODUCCION INCLUSIVA DE RESONANCIAS EXTRANAS MESO" NICAS Y BARIONICAS .
270
VIII.1.- Introducci6n.
271
VIII.2.- M&todo de an&lisis.
272
VIII.3~-
Producci6n inclusiva de K * .
277
3.1.- Secciones eficaces.
277
3.2.- Secciones eficaces diferenciales de . *+ *producci6n de K (892) y K (892)
282
VIII.4.- Producci6n inclusiva de !. * . 4.1.- Secciones eficaces.
285 285
4.2.- Secciones eficaces diferenciales de producci6n de f..+(1385) y
TABLAS
•
286 289
REFERENCIAS. DESCRIPCION DE TABLAS.
i:.. -(1385).
.•
290 291
DESCRIPCION DE FIGURAS •
295
FIGURAS.
298
CAPITULO IX
CONCLUSIONES •
315
NOI:::>:::>DGOCI.LNI
I
O'lD.Lid'V:::>
2
CAPITULO I
INTRODUCCION.
En la presente memoria hacemos un estudio de de
part1culas
Gev/c
de
vieron
y
resonancias
impulsion
lugar
rellena
en
con
del
una
proton
Camara
hidrogeno
extranas
en
colisiones
incidente.
de
Las
Burbujas
ll:quido,
la produccion
de
situada
a
360
interacciones
tu-
Ciclo en
pp
Rapido
( RCBC)
Espectrometro
el
Hibrido Europeo (EHS) del CERN. El
experimento
(NA23),
de
cuyos
datos
analizamos
correspondientes a la produccion de partl:culas
aqul:
extranas,
los
hace
el
numero 23 de los realizados en el Area Norte del CERN y establece un nexo entre las dos energias mas estudiadass dientes a tados
VS
20 Gev y ~ =
=
encuentran
un
marco
50 Gev,
propicio
las
correspon-
con lo que nuestros
para
analisis
en
resul-
funcion
de
la energ1a centro de masas. La ces,
t iene
cuanto a res
camara una
de
aceptanc i a
la rapidez
electronicos,
que por
es
se
cubre
culas extranas.
el
a unque de
como
los
y por otra,
datos
ayuda datos.
a
la
reducir Ademas,
hemisferio hacia
detector
impone
una
co~pensado
por
al
tiempo ser
atras
los
una
verti-
el
de
en
detectohecho
utiles para
redundancia el
de
1 imi taci on
respecto a
la proporcion de sucesos
electronica
todo
4n y
en la toma
alta,
procesamiento de
utilizada
este aspecto se ve
una parte,
lisis f1sico optica y
burbujas,
el
de
ana-
informacion
necesario
en
el
camara
80
cm
(xF< O)
de
de
las
parti-
3
En cuanto a la ventaja en la utilizacion de un haz de protones cabe destacar que la simetria en el centre de masas de las interacciones pp puede
ser
fuente
de
entendimiento de
cualquier
limitacion geometrica y para bastantes estudios de tipo inclusive,
como e 1 ca so que nos ocupa,
mi te hacer un estudio de los
los
hemisferios.
datos
obtenidos
la
s imetr !a adelante-a tr as
complete basado en
Por en
otra
parte
nos
experimentos
los
datos
permitira
ISR,
de
per-
uno
solo
comparar
consiguiendo
con
as!
una
mejor comprension de los resultados. La fisica que vamos a estudiar se encuadra en el marco las
colisiones
hadronicas
pero tambien en ellas, puesto de manifiesto, de
suaves
o
de
baj o
memento
transverse,
como ocurre en los procesos duros, en multiples
la estructura de quarks
de
experimentos,
los hadrones
en
la
los
de
se ha
importancia procesos
con
estados finales de muchas particulas. El problema que se presenta es la imposibilidad, en el caso de procesos suaves, mo
lo
es
la
de poder acogerse a una teor1a solida co-
cromodinamica
Cuantica
(QCD).
En
efecto,
dado
que
QCD es una teoria asintoticamente libre, la constante de acopla2 miento o< (Q ) que aparece en el desarrollo de la amplitud de colision
como
una
suma
de
terminos
de
Born,
para valores altos del memento transferido,
tiende
hacia
cero
de forma que solo en
este caso es posible un desarrollo perturbativo. La fisica de colisiones hadronicas suaves ha de contentarse en los mementos actuales
con las
descripciones
dadas por mo-
delos que siguiendo la imagen quark-parton describen de una forma
semi-fenomenologica
y
con
relative
exito
el
conjunto
de
los
datos disponibles. La idea general subyacente en estos modelos que
a
partir
de
las
funciones
de
estructura
de partones es
iniciales
de
los
4
hadrones
y/o
diquarks
en
de
las
funciones
los .. hadrones
de
finales
fragmentaci6n
se
puede
de
deducir
quarks
la
forma
o de
los espectros de fragmentaci6n en procesos hadronicos suaves. Lo que que,
en
anima
efecto,
en
esta
11nea
este
tipo
de
de
trabajo
f1sica
es
aporta
la
una
constataci6n valida
infor-
macion sobre la estructura partonica de los hadrones. Por ello, contras tar,
en
a
lo largo de
cuantas
ocasiones
nes experimentales que se expectativas
de
los
la presente memoria sean
desprenden
modelos
posibles, de
partonicos
las
nuestros mas
trataremos
de
observacio-
datos,
comunmente
con
las
utiliza-
dos, poniendo de relieve concordancias y desacuerdos. La memoria se desarrollara de la siguiente manera:
El CAPITULO II esta destinado a la presentaci6n del sitivo
experimental,
miento del
donde
se
introducira
Espectr6metro H1brido Europeo
al
lector
(EHS),
al
conoci-
pasando
revista
a los diversos detectores que entran en su composicion, miten,
a
fin
de cuentas,
trabajar con unos
dispo-
datos
de
que per-
gran
fiabi-
1 idad. A la obtencion de los datos se dedicaran los siguientes.
En el CAPITULO III nos restringiremos a
dos
cap1tulos
lo que cons-
tituy6 la busqueda y selecci6n de sucesos con V-ceros en las tograf1as
tom~das
en la camara
de burbujas y a
fo-
su posterior me-
dida con diversos aparatos. La muestra correspondiente a
nuestro
laboratorio
ha
fue
medida
en
el
sistema
ERASME y
dado que
sido
el primer experimento en el que se ha utilizado este aparato para
la medida integral de los
sucesos,
la
descripci6n
a
del
sistema
y
la
dedicamos
comparaci6n
algun de
la
espacio a calidad de
las medidas con el obtenidas con las realizadas en otros tories
con sistemas iguales
o
distintos.
El
CAPITULO
labora-
IV combina
5
los
datos
en
camara
de
burbujas
con
los
obtenidos
en
el
resto
del espectr6metro y explica como se reduce tal cantidad de
datos
a algo abordable para el analizador.
Una- vez de
v
0
'
0
(K
s
I
reducidos
A)
A. y
los
que
es
que se quieren realizar, des
cinematicas
que
datos se trata id6nea
para
de
los
elegir tipos
abordar el problema de
y
inevitablemente
la muestra de
las
analisis
ambiglieda-
se presentan.
Esta tarea
al
las
es
descrita en el CAPITULO V.
El ef icaces con
los
CAPITULO de
VI
esta
producci6n
resultados
comportamiento
dedicado
obtenidos
topol6gico
y
a se
0
de
inclusiva
calculo Ks,
otras
A
y
de
reglas
se
nes eficaces inclusivas. raci6n
entre
tratando
de
la
el
su
sobre
Por primera
las tres seccio-
Y por ultimo se hace una pequena compa-
producci6n
obtener
estudia
generales
numeros medics de -producci6n de particulas extrafias. vez puede extraerse la componente difractiva de
comparan
Se
/\
energ.:las,
obtienen
secciones
de
particulas
factor
de
extranci.s
supresi6n
encantadas
y
relative
de
encanto
frente a extrafieza. Vari.as
dis tr ibuciones
mementos longitudinales y TULO
VI I
en
e1
que,
f is icas
relevan tes,
en tre
transverses son estudiados
tr as
pres entar
los
da tos,
que
mismos una idea del mecanismo de producci6n asociado de
las
particulas
tratadas,
con las expectativas hadr6nicos suaves. de con
dada~
se
interesantes
1 os
en el CAPIdan a
por
cada
si una
comparaciones
por modelos de partones para procesos
Por ultimo se dedica algun espacio al calculo
las polarizaciones · dei I\ y algunas
hacen
el las
predicciones
"i.
dadas
haciendo por
de
modelos
nuevo de
comparaciones
fragmentaci6n
y
recombinaci6n de quarks. El
CAPITULO
VIII .se
bari6nicas extrafias.
dedica
a
las
resonancias
En el se calculan las secciones
mes6nicas eficaces
y
de
6
producci6n
inclusiva
discutiendo
los
quarks.
espectros
Los
de
resultados
los en
el
inclusivos
longitudinales y transversas)
*+ K -(892)
meson es marco mas
son
del
modelo
relevantes
obtenidos,
Igual
r:,±(1385).
informaci6n
Finalmente
es
facilitada
veremos
c6mo
estudiados
para
en
la
nuestros
producci6n de hiperones de superior masa
aditivo
y
de
discu-
fragmen-
producci6n
datos
(Nl915)
de
( distribuciones
tidos en comparaci6n con las predicciones de modelos taci6n.
*+ K -(1430),
y
de
evidencian
desintegrandose
/\I\.
Es te
exper imen to,
NA2 3,
es
e1
res ul ta do
de
una
colabora-
c i6n entre los siguientes centres de investigaci6na
Tata Institute of Fundamental Research,
Bombay, India.
CERN, Ginebra, Suiza. Universita di Genova, Genova,
Italia.
Institut flir Experimentalphysik,
Innsbruck, Austria.
Tokyo Metropolitan University, Tokyo, Jap6n. Hiroshima University, Hiroshima, Jap6n. Junta de Energia Nuclear, Madrid, Universite de l'Etat, Mons,
Espana.
Belgica.
NIKHEF, Nijmegen, Holanda. Rutgers University, EEUU. Institute for High Energy Physics,
Serpukhov,
URSS.
University of Tennessee, EEUU. Institut flir Hochenergiephysik, Punjab University, Chandijarh,
Viena, Austria. India.
~V~N~Wia~dX~
II
OAI~ISOdSIO
o~n~IdV::>
8
CAPITULO II
DISPOSITIVO EXPERIMENTAL.
II.1.- Introduci6ni
El Esprect6metro Hfbrido Europeo.
Con objeto de minimizar los efectos sistematicos en el estudio
de
interacciones
muchas partl.culas, dos
aparatos
Europeo
de
(EHS) [l].
fundamentalmente
a
altas
energl.as
con
se han disenado en los
detecci6n, Este
es
de un
como un
lo
es
sistema
detector
6ptico'
finales
ultimas afios
el
de
estados
complica-
Espectr6metro
blanco camara
fijo de
a
Hfbrido
que
consta
burbujas
y
de
diversos detectores electr6nicos. El
EHS esta especialmente
teracciones fuertes tes
de 100 a
con una impulsion de
400 Gev/c
Protones-SPS-del
disenado para
CERN),
estudio
las partl.culas
(suministradas por el para .procesos
el
con
Super
de
in-
inciden-
Sincrot6n
secciones
de
eficaces
cuyo lfmite inferior se situe en el orden delJ.-.b.
Su finales
configuraci6n
permite
con alta multiplicidad,
Y angUlOS
de
laS
diverSaS
un
completo
analisis
con medidas precisas
partiCUlaS
I
pudiendOSe
de
estados
de momentos
llevar
a
CabO
una identificaci6n de las mismas en un amplio espectro de impulsiones.
En
el
presente
experimento,
que mostramos en Fig.l,
tiende
a
la
la
configuraci6n
consecuci6n
de
definitiva, tres
objeti-
vos que van a decidir los distintos componentes a utilizar: 1) detecci6n y medida de impulsion de partfculas cargadas. 2) identificaci6n de partl.culas cargadas.
9
3)
deteccion de fotones.
El primer objetivo se cubre mediante camara de burbujas una
camara
(Dl
-
Camara
medida
W2.
hilos
ciclo rapido
(RCBC),
proporcional
y
(W2)
utilizacion
dos
imanes
seis
de
(Ml y
camaras
de
una M2),
deriva
D6).
La la
de
de
la
de
Ademas
de
la
burbujas
impulsion
permite,
por
culas de ba j o memento
La
traza
(p
dejada
permite
de
la
aquellas
ionizacion, ~
deteccion trazas
la
del
que
vertice
no
pasan
identificacion
y
por
de
part1-
la
camara
1 Gev /c).
por
las
particulas
cargadas
en
0
de
burbuj a
S
y
SUS
deriva permiten, Ml
y
M2
hacer
espectrometro las
gracias
un en
necesarias
impactos
en
la
Camara
a
la
curvatura
analisis
de
SU
dos
brazos
dispersiones
de
una impulsion inferior a
impuesta
impulsion.
palanca
es
y
Ml
con
angulares
iman cubre la camara de burbujas
proporciona 1 por
los
los
M2
y
que
de
imanes
dividen se
curvaturas.
y
l aS
y
el
obtienen El
primer
eficaz para particulas
con
30 Gev/c.
A unos 17 m esta colocado el segundo iman que permitira el analisis
de
las
part1culas
cargadas
de
alta
impulsion
(
>
30
Gev/c).
Para la identificacion de part1culas en un impulsiones,
el
esprectrometro
renkov de aerogel de silicio t1culas
con
gran camara tivista
de
esta
(SAD)
impulsion
comprendida
de
(ISIS)
la
deriva
ionizacion
que
cubre
provisto
amplio rango
de
un
detector
capaz de separar en masa entre usando
este
l'
el
y
5
Gev /c,
y
objetivo
en
Cepar-
de
comportamiento
de
una
rela-
partl:culas
con
una impulsion entre 5 y 100 Gev/c.
El
estudio
de
sucesos
con
produccion
de
l\
0 IS
hacia
ade-
10
lante tambien es posible gracias a dos detectores de y
FGD)
que permiten
la
detecci6n
y medida
de
la
gammas
direcci6n
(IGD y
e-
nerg!a de los fotones. Una de las ventajas lidad
de
sus
del espectrometro es
componentes,
cion a las necesidades
lo que
permite
especificas
de los
la total
adecuar
su
distintos
flexibi-
configura-
experimentos
realizados. A su construcci6n han chen,
Bruselas,
Heidelberg, ford,
Madrid,
Estocolmo, Mons,
los
laboratories
Estrasburgo,
Oxford,
Padua,
Florencia,
Paris,
Roma,
de
Aa-
Genova, Ruther-
Serpukh.-.Gv, Trieste y Viena.
Exponemos las
CERN,
contribuido
a
continuaci6n
caracteristicas
de
los
el
funcionamiento
distintos
componentes
y
algunas
de
utilizados
en
nuestro experimento.
II.2.- La camara de burbujas.
II.2.1.- Generalidades. 2 RCBC [ ]
La
( RCBC,
es
, camara
una
Rapid Cycling Bubble
de
Chamber)
b ur b UJas .
de
que
las
hace
blanco de la interacci6n y detector de vertice. La
camara
contiene
280
litres
de
ciclo
rapido
funciones
de
Fig.2.
hidrogeno
l!quido
en
un
cilindro horizontal de 80 cm de diametro visible y 40 cm de profundidad.
La elecci6n del
hidr6geno
senta algunas particularidades ofrecer
la
posibilidad
del
come blanco
interesantes,
estudio
de
de
interaccion pre-
aparte del hecho de
procesos
simples
con
un
11
proton libre, nucleares,
sin las
la..
conservacion
ausencia
de
interacciones
las la
parte
o
interaccio~es
alta
una
impar
que
neutron es
en
una
hadronicas
multiplicidad
de
el
los
de en
las el
de
lugar
los
blanco sin
cargadas
respectivamente
que
dan
discriminacion
desintegraciones
puesto
y
de
carga,
y
del numero par otra
complicaciones a
a
permite
ambigliedad partir
trazas
de
secundarios
por
entre
unicamente
asociadas.
caracterl:sticas
rango
efectos
energias
Por
comunes
de
del
es
producidos,
la
SPS
posibi-
lidad de interacciones secundarias y conversion de gammas, pr6ximos con
al
otros
vertice
posibles
principal, blancos,
es
las
considerable.
longitudes
conversion en hidrogeno son altas, de 1
verti ce
principa 1
que da
de
de
forma
re la t i vamen te
En
comparacion
interaccion
que
la
libre
region
de
y
de
cerca
suces os
s e-
cundar i os.
Los parametros basicos para que un la camara pos
de
de burbujas,
sistemas
consideradas, necesar ia
espacial,
en
aconsejable
deteccion
quedan
para
reacciones
de
sea
fijados
obtener tiempos
requerida
una
para por1
la
con
de
a
otros
las
sensibilidad
de
observar
6ptico como es
respecto
estudio
es ta dl:sti ca
razonables para
el
detector
reacciones
del
detector,
s i gnif ica ti va
exposicion,
de
la
y
ti-
es tas
resolucion
desintegraciones
tl:picas
de
los procesos de interes.
La maxima de
RCBC
de
unos
30
esta Hz
I
disefiada
lo
que
100_ sucesos/f"b
para
permite en
operar la
periodos
con
un
realizacion razonables
ritmo de
de
de
ciclo
experimentos exposicion
al
haz suministrado por el SPS.
Por
otra
parte,
la
resolucci6n
espacial
es ta
referida
al
diametro de la burbuja detectable en el espacio de la camara.
En
este experimento el tamafio de la burbuja se estima en 150-180 ;..m, con
una
densidad de
lizacion de
burbujas
la traza a
de
12.6/cm que
garantiza
pesar del tamafio relativamente
la
visua-
pequefio
de
12
la burbuja.
Estas condiciones aseguran la utilidad de la tector
de
dUCCiOn
Vertice
debidO
I
de part1culas
a
que
extrafias
y
las
SeCCiOneS
sus
vidas
RCBC como de-
efiCaCeS
medias
son
de
pro-
relativa-
mente altas.
Ademas t1culas
la camara de
cargadas
con
un
N
burbujas 10 0%
permite
de
la
eficacia.
detecci6n
La
resoluci6n
cial es suficientemente alta como para permitir part1culas en la direcci6n hacia c idas
en
la
region
de
adelante.
fra gmen tac ion
parespa-
la separaci6n de
Las
de 1
de
part1culas produ-
blanco
son
detectadas
isotropicamente con un 100% de eficacia.
La precision en la medida de la impulsion de part1culas baja
energ1a
es
Ap/p ..,1%,
de
que
es
el
11mite
determinado
de por
la interaccion multiple en hidrogeno.
II.2.2.- Disefio de la camara.
El cuerpo de inoxidable con
la camara es
un
cilindro horizontal
la ventana, optica colocada en
el
lado
de
acero
opuesto al
piston de expansion.
Los
ciclos
adiabaticos,
en
que
mediante
presion en el 11quido sobrecalentado se permite las
burbujas,
que
dirigido
11quido fibra
de
tolerar
a
son por
traves vidrio
las
genera dos un de
sistema una
mediante
hidraulico
membrana
reforzado,
deformaciones
este
del
mismo
en las aceleraciones del piston.
por
reducci6n
de
la
formaci6n
de
piston
transmite
suficientemente producidas
la
de su
material resistente
los
golpes
expansion accion que
al
aquel,
como
para
originados
13
Tanto
el
piston
como
la
ventana
optica
biertos por blindajes que se mantienen a
estan
la misma
la camara para minimizar la entrada de calor al
ambos
recu-
temperatura de fluido
y
prote-
gerla de posibles ebulliciones locales. Con objeto de minimizar sultantes de la reacci6n a se ha recurrido a a
este
sobre
al la
las
vibraciones
las fuerzas
tiempo
camara.
Esta
que
a
las
de
bobinas
estructura
la
camara,
re-
del sistema de expansion,
una estructura inercial
mismo
de
sirve
hierro que
del
iman
tambien
soporta
Ml
colocado
para
proteger
magneticamente a los sistemas de expansion y optico.
forma
Las
ventanas
de
que
sean
delgadas
tan
entrada
salida
y
han
sido
como sea posible
y
diseffadas
tengan
una
de
ade-
cuada aceptancia. La ventana
de
entrada
es
de
acero
inoxidable
de
2
mm
de
espesor. La aceptancia para part!culas del haz es de ± 2.5 cm en profundidad y ± 10 cm en el plano de curvatura. La ventana de salida es de acero inoxidable de 2 mm de espesor,
soldada al cuerpo de la camara permitiendo una aceptancia
de 18° en profundidad y Las ventanas de
aluminio
ventanas
de
de
del
3 mm de
acero
30° en el plano de curvatura. tanque
de
espesor
vac!o que {Fig.3).
inoxidable-aluminio da
El
rodea
la
conjunto
una
camara ae·l par
longitud de
son de
radia-
ci6n de 14.74% y una longitud de colision de 3.13%.
Un
circuito
automatico
de
refrigeraci6n
encarga del enfriamiento necesario del fluido.
de
hidr6geno
se
14
II.2.3.- El sistema 6ptico.
El Sistema 6ptico es de campo brillante, bujas se observan por
contraste
sobre
fondo
men complete es fotografiado por 3 camaras
esto es,
las bur-
iluminado.
El volu-
de
lentes telecentri-
cas con sus ejes 6pticos paralelos. El
sistema
de
las
camaras
cuencia maxima de 15 Hz, mitad del
fotograficas
opera
a
una
fre-
es decir permite aprovechar al menos
ritmo de ciclo de
la camara de burbujas,
la
con una
foto
pun-
cada dos ciclos de esta. El volumen tual de luz flash
de
de
30 JA-S·
de
30
Esta
transmitida,
tanas
la
camara,
camara
de
J
rentes y de
la
es
iluminado
energfa electrica
luz
es
y
guiada por dos
por
una
fuente
con
una
duraci6n
espejos
semitranspa-
a traves del tanque de vacfo y al
hidr6geno
lfquido
de las ven-
finalmente
y
de
desde
la
pantalla de scotchlite pegada a la superficie interna de la membrana de expansi6n es
retrodirigida hacia las
calizan sabre un film de 50 mm de anchura, bestrante hexagonal. en
el
transporte
Para
de
conseguir
film
se
la
velocidad
un
transporta rotando el cabestrante hexagonal guiente buena trante
superficie en despues
de
cada
de
las
pos i ciones
rotaci6n
es
la
fo-
requerida
mecanismo
60°
y
la posici6n adecuada para
reproducti vi 1 i dad
que
colocado sabre un ca-
alta
desarroll6
lentes
que
coloca
la
si-
fotografiar.
an gulares
indispensable
de 1
para
lo La
ca bes -
producir
fotos bien focalizadas. En este experimento se han utilizado dos ra
Fl6
vista
y
1.
1. 75 ms.
una El
de apertura tiempo de
Fll,
corres.pondiente
retardo de
La profundidad de
lentes
los
campo que
flashes define
donde las burbujas estaran bien focalizadas
esta
de apertu-
ultima
vari6 entre la
capa
de
a
la
1. 0 y
lfquido
esta relacionado con
15
la
resolucion
Rayleigh
espacial
R= O. 61
metro de la
de
va;:,
la
donde
camara, R es
mediante
el
la resolucion
criteria
espacial
la longitud de onda de la luz
burbuja),~
de
( dia-
(550nm)
y d
la profundidad de campo que viene a ser de 10 a 16 mm.
II.3.- El iman Ml. Un campo magnetico acoplado
al
detector
de
vertice,
permite una dispersion angular adecuada de las particulas
RCBC, de ba-
ja y media energia para la medida con precision de su impulsion. 2 La calidad y precision es una funcion de HL I 25 Gev/c y el 90% de las de p) 55 Gev/c alcan-
za el sengundo brazo del espectr6metro. La
mejora
introducida
por
mento puede apreciarse en las corresponden a
las trazas
M2
en
Flgs.9a,
la
determinaci6n
b y c.
Las
secundarias producidas
del
curvas
me-
lfmite
respectivamente
al principio y final del volumen fiducial de la RCBC.
II.8.- Detectores de gammas.
Para concrete
la
para
reconstrucci6n conseguir
la
mas
completa
detecci6n
de
de
los
piones
sucesos neutros,
y
en
cuya
producci6n es en media de cuatro por suceso a estas energ1as,
se
necesita una buena eficacia en la determinaci6n de gammas. La
detecci6n ,
e 1 ectromagneticos
[ 9]
de ,
tuado a 14.00 m de la (Forward Gamma
gammas el
IGD
RCBC,
Detector)
a
es
realizada
(Intermediate
por
Gamma
justo delante del 39.25
m del
dos
centre
calorfmetros Detector)
iman M2, de
burbujas, y detras de al ultima camara de deriva D6.
la
s i-
y el FGD camara
de
26
Esta clase de detectores miden la energfa y la posicion
de
las particulas a traves de la total absorcion en estas unidades. En
los
que
procesos
reaccionan
de
dentro de
mayor parte
absorcion del
se producen particulas
detector,
la energia de
eventualmente,
pa~ticula
la
secundarias toda,
incidente
o
sera
la
con-
vertida.
mente
Los
electrones
y
con
el material
fotones
interaccionan
electromagnetica-
absorbente predominando
las
reacciones
de
bremsstrahlung, producci6n de pares y Compton. Ambos gammas las
en
detectores
cascadas
mismas [lO)
posici6n
es
ci6n
2.36
de
de
usan
para
electromagneticas
bloques 55% cm,
tanto
de
PbO una
y
cristal
la
como
de
conversion para
la
de
rayos
absorcion
plomo,
material
cuya
una
longitud
de
45%
Si0 , con 2 densidad de 4.08
gr/cm3
y
un
de
com-
radia-
indice
de
refracci6n de 1.67.
II.8.1.-
IGO.
Esta compuesto de 1122 10 ) , gun
cada una
uno
matriz
de de
dimensiones 39
y
32
de plomo
. d os or ganiza
filas
con
un
hueco
cargadas
al
segundo brazo
de 195xl60 2 dimensiones del hueco central son de 3Sx90 cm .
del
espectrometro.
Cubre
una
(Fig.-
E st an '
las particulas
..
cristal
cm 3 .
5x5x42
columnas
que permite el paso de
de
bloques
superficie
s e-
central 2
cm .
Las
Su diseffo esta optimizado para tener una buena ef icacia de reconstruccion Gev.
de r\
0
IS
con
Para energias superiores
XF) 0.05 las
y
cascadas
sultantes son solo parcialmente absorbidas.
energias
de
has ta
electromagneticas
20 re-
27
II.8.2.- FGO. Cubre
la
superficie
dio de gammas,
libre
del
hueco
del
detector
interme-
la superficie total es de 120 cm de ancho por 210
cm de alto.
El
FGO
consta
de
un
convertidor
compuesto
de
bloques
de
cristal de plomo de 15 cm de espesor donde se inicia la cascada1 un hodoscopio rientaci6n las
con
relativa
coordenadas
lectromagnetica cristal tral,
tres
de plomo
planos
de
entre
ellos
del
"centro
y,
z
y
un de
plastico
centelleo,
que
permite
grave dad"
de
absorbente dimensiones
45°,
de
de
que
cons ta
15xl5x60
cm
de
de 3
la 112
en
la
con
o-
determinar cascada
e-
bloques
de
region
dispuesto como una matriz 8x8,mientras que para las
cen-
regio-
nes superior e inferior el tamafio de los bloques de material ab3 sorbente es de 15xl5x40 cm (Fig.11). El disefio del FGO esta orientado a la detecci6n de los piones neutros muy energeticos.
Una
serie
de
test con haces
dan para ambos detectores
las
de
electrones
siguientes
monoenergeticos
caracteristicas
de fun-
cionamiento:
-resoluci6n en energia b.E/E
=
0.15/
VE
+0.02 (FWHM), tanto para
IGO como FGO, para electrones con una energfa entre 2 y 40 Gev.
-resoluci6n espacial
-
IGO (para e de 5 GeV)
± 3.5 mm ±
FGO (para e de 50 GeV)
2.5 mm
La separaci6n minima para que
las
cascadas
de
igual
ener-
gfa puedan ser separadas es de 25 mm. Al
FGO llega
alta energia. racci6n
la parte
Ademas,
de ha drones
en
del
espectro
de
un problema adicional las
1. 5
longitudes
particulas es
de
con
la posible absorci6n
mas
inte-
que
re-
28
presenta el material.
Por
miento en el hodoscopio,
ello el analisis
incluye un
que es poco afectado por
reconoci-
los
hadrones,
mas una posterior asociaci6n con los datos del convertidor y absorbente.
Si esta asociaci6n no
es
posible,
la
del
combinaci6n es
rechazada como esp6rea.
II.9.- El trigger de interacci6n. La toma de informaci6n de los distintos elementos . [ 11] en aque 11 os ca sos en que detector se activa
tema nados
contadores
de
respuesta
rapida
garantizan que
ci6n ocurrida dentro del volumen fiducial
del sisdetermi-
la
interac-
de la camara de burbu-
jas corresponde a un suceso de interes. Para discriminar entre trazas del haz que no interaccionan y
sucesos
una
elasticos
traza
mento
rapida
de
de
disociaci6n
hacia adelante
transverso,
Camara
o
se
burbujaS
colocan dOS
f
a
y
difractiva
producida
con
12. 5 m detras
hOdOSCOpiOS
que
del un
del
blanco
con
pequefi'.o
mo-
centro
prOdUCiran
de
Una
la
Sefi'.al
cuando las condiciones requeridas sean satisfechas. El sistema (Fig.13) esta compuesto de: 1)
Un
horizontales anchura
y
6
hodoscopio de de
horizontal
centelleador, 15
cm,
que
se
de
(ITH) las
compuesto
cuales
utiliza para
20
de
son
26
de
obtener una
bandas
2
cm
de
informa-
ci6n rapida sobre la multiplicidad del suceso producido.
Su res-
puesta sera positiva si el n6mero de impactos registrados
es ma-
yor o igual a dos.
2) j as,
Un hodoscopio vertical
una central de
cada una.
0. 6 cm y
(ITV)
que
cons ta
de
dos mas,
una
a
la do,
cada
tres de
fran5
cm
29
Las condiciones requeridas para tomar
los
datos
del suceso
sons
BEAM* [ ( ITH ( n Es dos
decir,
particulas
doscopio
~
2) 6
[ ITV ( n
la primera parte cargadas
horizontal.
que
1 ) e ITV ( 2 ) ] ] •
acepta
hayan
Mientras
~
reacciones
producido
que
la
impactos
segunda
reacciones siempre que haya una particula
con
al en
menos el
selecciona
holas
rapida hacia adelante,
y que esta no sea un haz 6 lo que es lo mismo que no ocurra ningun impacto en ITV(2).
El haz esta
focalizado
exactamente
en
la
mitad de la parte central de este hodoscopio. Con
el
fin
de
que
las
producido en el volumen de
reacciones
la camara
seleccionadas
de burbujas y
se
rechazar
las provenientes de posibles interacciones del haz antes gar a
la RCBC,
se
colocaron
cuatro hodoscopios
hayan asi
de lle-
(Tl,T2,Vl,V2)
en
la 11nea del hazy delante de la camara de burbujas. Asi,
la condici6n de haz antes sefialada se resume en obte-
ner una respuesta satifactoria a la condici6n1 Tl*T2*(Vl+V2)
BEAM donde los
sfmbolos
* y + indican la conjunci6n y
disyunci6n 16-
gicas respectivamente.
Las perdidas asociadas a ineficacias ciles
de
calcular.
reacciones
En base
a
una
del sistema son difi-
simulaci6n
Monte
Carlo
de
las
30
PP--+PP 0
pp~p(p
I"'\ )
pp--.(p r\
se
puede
concluir que
mitaciones
los
geometricas
0
)p
porcentajes
del
sistema
de
son
perdidas
del
28%
de
debidas
a
li-
sucesos
2
ra-
mas elasticas y del 14.5% de sucesos dos ramas inelasticos.
A pesar de
y
RCBC
burbujaS
de
en el
I
todo
y
general numerO
debido
en
de
el
a
interacciones
material
fOtOS
posterior
tomadaS
Sin
en
las
a
la
interaCCiOn
ventanas camara
de
dentrO
del
protones
de
volumen fiducial es del orden del 50%.
II.10.- El haz.
La
1.l:nea H2
alta
energfa.
EHS,
y
del
Este
diversos
SPS [l
es
2
focalizado
cuadrupolos
horizontal
de
2 mm
a
una
colocados
cha lfnea permiten que aquel tension
] _ suministra
en
un
haz
de
distancia el
de N70
ultimo
tramo
llegue al espectr6metro y
unos
pocos
cent.i'.met:ros
360
Gev/c 4 5xl0
con
.~on
de
m
del
de
di-
un~
ex-
anchura
en la d,irecci6n vertical • .' El memento del 1%.
El
flujo
intervalos mente
al
haz
incidente
de
tiempo
de
espectr6metro
es
es
de 2
N
de
s
unas en
(spill).
las
que
Estos
un
A p/p menor que
part!culas el
haz
intervalos
durante
llega
los
efectiva-
se
repiten
haz
fuera
a-
proximadamente cada 10 s.
Existe
un
blanco,
un iman,
durante
cortos
tipos
de
Sistema que
rapido
de
deflexi6n
interrumpe la llegada
intervalos
interrupciones,
de
tiempo.
la primera de
del
de
Este ellas
del
nuevos proyectiles
sistema
produce
impide que
dos
la cama-
31
ra
de
burbujas
sucesivas, segunda
lo
que
haz
de
protones
producir.l:a
un
moles to
interrupci6n
seleccionada bles
reciba
haces
por
que
el
el
se
produce
sistema
seguir.l:an
de
es
de
aproximadamente
ellas de 0 a
La cial para
al
la
forma
camara
ms
burbujas,
interacci6n
de
duraci6n
1. 5-2. 5
de
un
flujo
camaras
de
deriva
De rnanera especial to que
una
de
expansiones
de
con
que
no
los
sido posi-
dificulten
estas un
ha
la
la
interrupcio-
intervalo
entre
2 ms.
presencia las
La
dos
fondo
trigger,
entrando en
visibilidad de la interacci6n. nes
cuando
entre
reducir
de carga espacial.
cont.l:nuo de
que
consta
ISIS se ve beneficiada el
flujo
tambien
de part.l:culas
el
de este se
ser.l:a
perjudi-
espectr6metro. sistema,
reducen
los
pues-
efectos
32
REFERENCIAS
[l]
W.W.M.
Allison
et
al.,
CERN/SPSC/
76-43,
SPSC
42/Add.2
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SPSC/P 42/Add.3 (1977)7
CERN/SPSC/78-91,
SPSC/P 42/Add.5 (1978)1
CERN/SPSC/80-50, SPSC/P 42/Add.7 (1980). M.
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176(1980)409.
Calibraci6n de un detector Cerenkov de ra-
diador s6lido para el Espectrometro Hfbrido Europeo. na. Universidad Complutense de Madrid
[7]
W.W.M.
Allison
and
J.H.Cobb.,
Tesi-
(1982)~
Ann.Rev.Nucl.Part.Sci.
30-
(1980)253.
(8)
W.W.M. Allison et al., Nucl.
Instr.
and Meth.
W.W.M. Allison et al., Submitted to Nucl. [9)
119(1974)499.
Instr. and Meth.
C.W. Fabjan and H.G. Fischer., CERN-EP/80-27
(1980).
B. Powell et al. Nucl Instr. and Meth., 198(1982)217.
33
(10]
G.A.
Akopjanov
et
al. /
CERN/SPSC/77-44,
SPSC/P
42/Add.3-
( 1977). (11]
A.
Bergier et al., CERN/EP/EH&/PH 81-14
K.E.
Johansson
and
B.
Pijlgroms.,
(1981). CERN/EP/EHS/PH
(1982). E. (12]
Epp et al., CERN/EP/EHS/PH 81-16
(1981).
P. Coet et al., CERN/SPS 81-25 (EBP).
82-4
34
DESCRIPCION DE FIGURAS
Fig. 1 ·- Configuraci6n
de
EHS
en
el
experimento
NA23.
Las
dis-
tancias vienen expresadas en centfmetros.
Fig.
2 -
Secci6n
transversal
de
la
camara
de
burbujas
de
ciclo
rapido ( RCBC).
Fig.
3 - Caracter1sticas
de
las
ventanas
de
entrada
salida
y
en
RCBC. Fig. 4 -
a) Configuraci6n
de
una
celda
camaras de deriva grandes b) Fig.
5 -
Fig. 6 -
deriva
en
una
de
las
en
una
(Dl-D3).
Geometrfa "en mariposa".
E.sque~a
a)
de
del detector de aerogel de silicio (SAD).
Dependencia de
h) Perdida mezcla
de de
l~
ionizaci6n en
energfa por argon
y
un
~i·
ionizaci6n para
20%
de
co 2
a
~/K/p
presi6n
atmosfe-
rica.
Fig.
7 -
Fig.
8
-
Secci6n vertical de ISIS.
a)
Ap/p en funci6n de p utilizando s6lamente Ml
h)
Ap/p en funci6n
de p utilizando
(RCBC).
RCBC + campo
en
el
de p utilizando RCBC + campo en
el
horde. c)
Ap/p en
funci6n
horde + M2. Fig. 9 -
El detector intermedio de gammas
(IGD).
35
Fig.10 - El detector de gammas hacia adelante (FGD). Fig.11 -
Disposici6n del trigger de interacci6n.
a
t "")
a N a
N
a:>
(,/) (,/)
-a
I/')
0
...;i
N
(,/)
~
u -i::c :l:u
0
a::
9£
37
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7. 8. 9.
Em bolo hidrciu lico Piston Volumen activo (280 l.) Ventana optica Camara de vacio Bobincis superconductoras Control de refrigeracion Estructura de acero Soportes
~::*----·
CAMARA Df BURBUJAS DE CICLO RAPIDO.
Fig.- 2
38
15° 1l5° I
i---
Haz
..
15°
Tanque de vacio
~
20.6
~ ": 24
I
I
v
•t. LR
•t. Le
tanqut de vacio Jmm Al
3.38
t : . .'
• camara 2mm A.inox.
11.36
1.' •)
hidrogeno liquido 7cm
0.70
u
Entrada
I I
l I
I
43
~-
15.44
4.
'1
Saligg
Salida del ha~ 31
tanquc dt vacio Jmm Al , camara 2 mm A. inox.
I
hidrogcno llquido 7.75 cm
Fig.-3
3.38
t. ,
11.36
1. !
0.78
1.~
15.52
-4.. i
soi 1 ~ lO soM>t14
'°U.lUJ9
• • • • • • • • • • • 0,, .. • • • • • • • • • 0
itOSNlS 01\~
04W'I)
iO 0"\1'4
\i
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S -·6!.:i
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I I
I I I
I I
11
I
I I
I I
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~~7"""'
017
qg-·6!.:J (~/!t•O)d 0001
oos
'°'
OS
01
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ZI
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,.,
c ii
-
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D9
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•·· ,..
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I
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O~Ua!W!"JaJ"J
::i
O"J!W~)J050J
N l"I
g~
..., ~
i5" ....
~·
noaro1d
fit
117
42
BLINOAJE
~
• IQQ kV ELECTROOO
~r
1 00 0 0
TUBOS OE CONFIGURACION OVOE CAMPO 00
0
00
00
00
00
00
00 00 VENTANA DOBLE oe MYLAR
00
00
00
00
00 00 0 00
g...... ----.. -,--. -. - .
oo
00
.
PLANO OE HILOS SENSIBLES
.
.
00
00 00 00
00
00 00
00
00 00 00
00 00
lgg __________ -100 kV
.O
ELECTROCO
Im. Fig.- 7
00,
:>9 -·5!.:I C•/Att>I Ol.NlfltOl'I 001
°'
oz
•
'
z
'o_ ~·
"'z >
lfi
Ji!
lf'I • llOatOI 11 NI
~
•
'i
~
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PJ t
I ...0z:
q B -·5!.:I •tA•O
0
n
3
Sv
.:c:. . c::::=====t:======~
gp
vaiaaw x
III
OINI~n~~sa
O'lil~IdV~
48
CAPITULO III
ESCRUTINIO Y MEDIDA.
III.1.- Introducci6n. Los
datos usados
en
este
estudio provienen
ci6n del Esprectr6rnetro Hibrido Europeo do con una carnara
de burbujas
de
(EHS),
ciclo rapido
la
utiliza-
del CERN, (RCBC)
equipa-
expuesta
inyect~do
un haz de protones de 360 Gev/c de impulsion, SPS
de
a
desde el
(Super Proton Synchrotron).
En septiernbre de 1981 se tomaron un total de 160.000
foto-
grafias, que con una proporci6n de 0.6 sucesos/foto dan un total de
aproxirnadarnente
dos
entre
los
100. 000
sucesos
laboratories
Japan UG., Madrid,
Mons,
de
utiles
Bombay,
Nijrnegen,
que
CERN,
Rutgers,
fueron
distribui-
Genova,
Innsbruck,
Serpukhov,
Tennessee
y Viena.
Nuestro
laboratorio
se
encarg6
de
un
rollo
de
unas
8.000
fotografias.
III.2.- Escrutinio.
En se han
el
realizado
tres vistas bl es entre
late
de
perdidas el
de dos
las y
primer
fotografias escrutinios
fotografias,
calcular y
el
tercero de cornparaci6n.
un
segundo
destinado
a
nuestro laboratorio
independientes, con el
factor
de
fin
de reducir
eficacia.
escrutinio
utilizando
se
Los
las
las
posi-
conflictos
resolvieron
con
un
49
La informaci6n sobre las caracter1sticas basada
en
los
siguientes
criterios
aplicados
de un suceso esta en
esta
fase
de
escrutinio, - La tarea tiene como base la "lista de predicciones" tenida
con
el programa
PRECIS).
Esta
lista
(ob-
contiene
to-
dos los numeros de foto con la distancia de la traza del haz de interes a
la cruz de referencia 108 situada en el
extreme de la camara,
(Fig.l).
La vista 1 es
la de refe-
rencia para cualquier escrutinio. Una traza incidente,
haz,
se admite como tal
siblemente paralela a la direcci6n
si
es
general del haz
sen(vis-
ta 1). -
El volumen fiducial de interacci6n tiene como ferior
la
linea
que
pasa
por
las
cruces
vista 1 y el superior el de la que une las
limite inen
101-108
la
cruces 104 y
105.
-
Clasificaci6n de vertices,
Cada vertice primario multiplicidad.
0
secundario se define por
SU
tipo Y
La multiplicidad es igual al numero de trazas vi-
sibles que salen del vertice
(en el caso de que no se pueda con-
tar exactamente se le suman 32). El caso de un par de
Dalitz,
principal, se considera como un mente igual a
cero.
Estos
dos
gamma
electrones en el vertice
de coordenadas aproximada-
electrones no son contados
en
la mul-
tiplicidad y su existencia se indica con una D.
Si
s6lamente
se
identifica
un
electron partiendo
del
ver-
50
tice de interacci6n este entra en el c6mputo de la multiplicidad del suceso, sefialandolo con la letra E.
- Clases de sucesos1 De se
a cu er do
define
cada
con
las
suceso
caracter i sti cas
con
un
numero
que
del
verti ce
representa
que pertenece seguido de su multiplicidad y
pr imar io,
la
clas-e
eventualmente de
a
las
letras E 6 D. Los tipos de vertices primarios son, O . - La
traza
incidente
propuesta
interacciona
dentro
del
unicamente
dos
volumen fiducial.
1
.- La
traza
propuesta
interacciona _y
ramas secundarias sin vertices dientes a
desintegraciones
da
secundarios,
de particulas
correspon-
neutras,
aso-
ciados al vertice principal. lo.- Existe ambigliedad entre los tipos O y 92. 11.- Existe ambigliedad entre los tipos 1 y 92.
91.- Cuando no existe predicci6n para la foto en cuesti6n.
92.- La predicci6n
corresponde a
alguna
interacci6n
que
ha
tenido lugar en la ventana de entrada. 93.- La interacci6n ocurre sobre
la
lfnea que
une
las
cru-
ces fiduciaies 104 y 105 en vista 1. 94. - La
traza
incidente
interaccionar s a li da) .
propuesta
atraviesa
la
camara
(lo hara probablernente en
la
ventana
sin de
51
95.- La predicci6n no pertenece a ninguna traza incidente.
96.- Cuando
la
interacci6n propuesta no es
jemplo, manchas,
demasiados haces,
visible
(por
e-
imposibilidad de me-
dida a la entrada en algunas de las vistas, etc.).
97.- La foto propuesta no existe o esta negra.
En
la
Fig. 2
pone mos
e j emplos
de
al gun as
de
las
cla ~es
de
sucesos citadas. Vertices secundarioss Los tipos de vertices secundarios son los siguientess
I•
Vertice
(interacciones) pal por medio
de
una
secundario
traza
cargada
unido con
al
un
princi-
numero
par
de trazas cargadas salientes.
D.
(desintegraciones)
-
Vertice secundario unido al prin-
cipal por medio de una traza cargada con un numero impar de trazas cargadas salientes.
v.
(V ceros)
-
Vertice
secundario unido
medio de una particula neutra
al principal por
(no visible)
y
un numero
par de trazas cargadas salientes. N.
(estrellas
neutras)
Interacci6n
de
una
particula
neutra (numero impar de trazas).
G.
(gammas)
-
En
el
casos
de
dos
trazas
cargadas
unidas
al vertice principal por una particula neutra que cumplan 1
52
- Apuntan al vertice principal o a algun secundario. Ambas trazas tienen ionizacion minima y no interaccionan.
-
El angulo de abertura es cero en todas las vistas.
-
Al menos una de las trazas espiraliza.
Estos
criterios
definen sin ambigliedad la materializa-
cion de un gamma en un par de electrones. X.
-
Vertice
secundario
en
una
region
van a parar una o mas trazas
y a
confusa
a
la
que
la que no es posible
asignar ninguno de los tipos anteriores. -
Identificaci6n de trazas secundariasa
De ellas
las
pue den
trazas s er
que
salen
i denti fi cadas
del ya
vertice en
es ta
principal* fas e
de
algunas
de
es cru tinio,
gracias a sus especiales caracteristicas,
E .- Electron. D .- Par de Dalitz.
P .- Proton, traza muy ionizante de curvatura positiva y que se para dentro del volumen de la camara.
S .- Traza muy ionizante, que sale de la camara y que no es posible identificarla como proton. La
identificacion de un proton
en
la
camara se
realiza
53
por
medio
de
la
medida
desde
el
final
visible
traza has.ta dos cruces situadas en las dos tas de la camara
de
burbujas.
Por
distancias sobre las tres vistas
de
la
caras opues-
comparaci6n
de
estas
se puede determinar si
la traza abandona la camara o no.
Si se para en ella es
obviamente un proton.
R .- Si se identifica un pion por su desintegraci6n en
N.-p.-e. Este conjunto de especificaciones permiten definir
la topo-
log!a de un suceso proporcionando toda la informaci6n referente a
el. En
base
a
estos
criterios
los
resultados
escrutinio de las fotos que correspondieron al
obtenidos
en
el
laboratorio de Ma-
drid se dan en las Tablas 1-3.
La
eficacia
de
escrutinio
en
funci6n
de
la
topolog!a de los sucesos se presentan en Tabla 4.
multiplidad
Estas eficacias
han sido calculadas de acuerdo a la expresi6n siguiente1
c 12
£·... =
t.. =
dondea munes
~
en
ef icacia
los
del
c12 + n.J
escrutinio
escrutinios
1
y
2,
n.
J
i, =
0 de sucesos coc12 = n n° de sucesos encontrados
s6lo en el escrutinio j.
La
eficacia
combinada
de
los
escrutinios
como1
E
=
fi.+~,.-£~*£1.
y
puede
escribirse
54
El
escrutinio
se
realiz6
en
las
mesas
Milady
Altas energias que cuentan con doble aumento
del
Grupo
de
(1,15.4 y 1,43.7).
III.3.- Medidas.
Terminado el 10 y 11
candidates
fueron premedidos en aparatos IEPS,
hicieron medidas ciones
escrutinio los
del
de
dos
vertice
de
cruces
fiduciales
interacci6n
y
de
O,
1,
de medida manual.
Se
asi
las
clases
como
diferentes
de
las
posi-
actividades
se-
cundarias.
Esta PDP-11, sirvi6
informaci6n,
una de
vez
procesada
base para
automatico
la
ERASME.
correspondientes
recogida
a
A
y
en
junto
discos
con
las
fase
de
medida,
ERASME
se
envi6
topologias
~
12
primer el
hacer
experimento
100%
de medidas
factorios,
resaltar en y
Espana
el
escrutinio
realizada
en
el· sistema
un
trazas
hecho
qu_~
remedidas,
calculadora
de
tienen al menos una desintegraci6n o tra en dos trazas cargadas, V •
de
una
listas
les 630
Hemes
de
de
total
de
2771
cargadas,
de
sucesos los
cua-
de una particula neu-
que
ha
utilizado
con
resultados
NA23 tal
ha
sido
tecnica
altamente
el
para
satis-
como podra comprobarse mas adelante.
III.4.- ERASME.
III.4.1.- Introducci6n.
ERASME la
fusion
tomatica
(Electron
Ray
Scanning
and
Measuring
Equipment)
es
de varias ideas para el escrutinio" manual y medida aude
fotografias
de camaras
de burbujas.
El
objetivo pri-
55
mario era el de construir un sist·ema de "un solo paso", un
aparato
miento dor,
tal
que
posterior.
las tareas
suceso.
la
foto
Erasme
a
analizar
realizaria,
de escrutinio,
no
con
necesitara la
ayuda
medida y en su caso
de
es to es, un
trata-
un
opera-
remedida
del
Todo combinado con una gran rapidez que asegurara un au-
mento en el numero de medidas correctas por unidad de tiempo. En nuestro caso, dido de otra manera, vencionales,
disponiendo de un solo equipo se ha procehac~endose
el
escrutinio
como vimos anteriormente,
con
de forma a
aparatos. condejar a
Erasme
la tarea de la medida de los sucesos.
III.4.2.- Breve descripcion. Informacion trarse en las
detallada
referencias
sistema del G.A.E.
sobre
el
[1-4].
de la J.E.N.
sisteme
Erasme
puede
encon-
Una presentacion exaustiva
se ha hecho en ref.[5]
ciones generales de las tecnicas de analisis
de
del
y aplica-
datos utilizando
tubos de rayos catodicos las puede encontrar el lector interesado en ref.[6-7]
La Fig.3 muestra el diagrama de bloques .,
del
sisteme Erasme
de la J.E.N. que consta esencialmente de las siguientes partes1 -
estructura mecanica.
- varies sistemas opticos. -
unidad
de
servosistemas
para
el
control
logico
del
transporte y posicionarniento de las fotografias. unidad
analogica
de
precision para
del tubo de rayos catodicos.
el
gobierno
del
haz
56
- procesador de la senal de traza.
- unidad de
digitalizaci6n y
control
de
las
bandas
de
es-
crutinio.
- unidad de mando bidireccional. - unidad de television.
-
ordenador PDP 11/34.
-
enlace paralelo rapido con el_ordenador Univac 1100/80.
El
esquema
de
la
estructura
central
del
sistema
Erasme
puede apreciarse en Fig.4.
El
carro de posicionamiento
tanas,
cuatro para
vistas
correspondientes
empleada para
las
peliculas a
la
la rejilla de
de
las
(pueden
camara
de
calibraci6n.
que calibrar cada ventana separadamente, es
de
gran precisi6n.-De hecho,
de
medida
se
reproducen
que permite una medida sin mas
con
un
los
la
error
rejilla
tiene
tratarse
cinco ven-
has ta
burbujas)
y
Con objeto
una
quinta tener
el movimiento del
carro
inferior
a
la unidad colocada
en
de
cuatro
no
desplazamientos
total calibraci6n de que medir
fotos
en
los de la
el
canal
15 14m,
lo
escrutinio y quinta
ven-
tana.
III.4.2.1.- El canal de proyecci6n.
La luz utilizada en el canal de proyecci6n esta facilitada por una lampara de hal6geno colocada en el punto focal flector parab6lico.
Esta luz paralela pasa a
traves
de un re-
de unas
len-
57
tes de Fresnel, proyeccion Tras
las
atraviesa el film y posteriorrnente las cuales
su reflexion en
mesa del operador. el
operador
mode no tos
de
sando
el
espejos
mover
la
come pueden
etc.,
boton
aurnentos 1
la
foto
observarla sine
interes'
sintegracion,
dos
dos
irnagen
sobre a
la
colocar
ser vertices
17
N
que
35
N
veces.
sobre
mesa
de
proyeccion
sobre
la
cruz
de
los
interacci6n'
servira
de
la
mediante una bola
de los que puede obtener una
correspondiente,
y
se proyecta
En esta hay una cruz fija y
puede
solo a
facilitan
lentes
de
pun-
de
de-
premedida,
pul-
posteriormen1;.e
de
referencia al pasar al canal de medida.
III.4.2.2.- El canal de medida.
La por
un
medida
tube
se
de
realiza
rayos
mediante
catodicos
desarrollado
especialmente
( Inglaterra)
en
por
colaboracion
la
del
tipo
la
con
detecci6n
casa el
de
Microspot
Tube
Ferrranti
CERN.
El
las
de
tamafio
trazas 7 5/AFJ,
Edimburgo del
pun to
luminoso se mantiene constante en todo el area de barrido con un diametro de 15±0. 7 /"'m.
La
imagen
del
punto
luminoso
film tras una disminucion de 110.8. se proyecta,
mediante
unas
lentes
del
CRT
se
focaliza
en
La luz que atraviesa el de
condensaci6n,
en
la
el
film
super-
f icie de un fotomultiplicador.
El area de la fotograf ia al alcance del barrido del CRT visualizada asimismo
en
un
monitor
aparece. una
de
cruz
television
que
puede
(Tecktronix
ser
611),
posicionada
es
donde
sobre
la
traza a medir.
Las
digitalizaciones
mediante
barridos
permiten
recibir
propiamente
paralelos gran
y
cantidad
dichas
perpendiculares de
sefiales
en
se a las
llevan la
a
traza
cabo que
inmediaciones
58
de
un punto que
un histograma
son
cuyo
utilizadas
centre da
de
las
forma
hardware
coordenadas
x,y
para del
realizar punto
con
un error en el film inferior a los 214m.
III.4.2.3.- Medo de operaci6n. En
nuestro
experimento
el
mode
de
operaci6n
t.ipico
es
el
siguientes El operador posiciona las en la lista de escrutinio, denadas tabla
vistas
de
proyecci6n
de
a
la que
in teres
(v
con se
0
respecto
a
encuentran
~'s,
•s,
de
la
foto
donde ademas tiene anotadas
x-y del vertice principal para el
distancia r i os
tres
la
de
codos,
i·ndicada las
coor-
aumento pequefio
cruz
esta
de
los
etc.)
de
la
y
la
referencia vertices
para
la
secunda-
vista
numero
1.
Se miden de forma aproximada todos los vertices anotados y se pasa al canal
de medida.
tamen te
con
alinea do
practicamente
la
siempre,
Normalmente si el film esta
ven tana
no
es
de
proyecci 6n,
necesaria
la
cos a
medida
correc-
que
manual
s uce de de
las
cruces fiduciales. Una vez pas ado al canal de medida, direcci6n de la operaci6n. en
brazes y
la del punto de intersecci6n.
es
de
cruz
de
de
las
cruces
fiduciales,
a
toman
la
partir de
la
la
cual
el
de
operador punteara
seran
localizadas
Seguidamente el programa localiza los
se miden y se pasa a
medida
sus
Si por cualquier causa no
locaiizarlas pedira ayuda y
referencia,
las demas. didos,
foto
programas
La primera tarea consiste en la loca-
lizaci6n
capaz
la
los
la
todas
vertices preme-
realizar el seguimiento y medida
las trazas que Salen de los vertices de forma automatica.
de
59
Completadas
las
medidas
de
las
tres
vistas
el
suceso
es
escrito en un fichero de la Univac para su posterior tratamiento. En cualquier memento a
la
informaci6n
cionar vertices
completa trazas'
0
del proceso el del
suceso,
affadir
operador
de
mode
qui tar
0
que
puntos'
tiene
acceso
puede
selec-
cambiar
eti-
quetas, etc.
III.5.- Comparaci6n de la calidad de nuestras medidas
con
las
de
otros laboratories. Dado que por primera vez nuestro e_quipo Erasme se empleaba operacionalmente
en
la
medida
de
un
experimento
comparar nuestras medidas con las de otros lizaban
aparatos
automaticos
de
diversos
esta forma realizamos ademas un control
hemes
querido
laboratories que utitipos
general
o manuales
•
De
de
la bondad de
nuestra
colaboraci6n
las medidas.
El
CERN
era
el
otro
laboratorio
en
que utilizaba un equipo Erasme para sus medidas. Los
centres
Sweepnik), IEP),
CERN
Nijmegen
escogidos
(CE, (NI,
rollo
han 14,
rollo 42,
side
Bombay
Erasme),
ABEL),
Tokyo
Genova
(BO,
rollo
12,
rollo
15,
(GE,
(TO, rollo 18,
Sweep-
nik) y Viena (VI, rollo 17, HAM).
La Tabla 5 muestra los valores medics de los residues en x e
y~
en centimetres en el film,
en la medida de cruces
fiducia-
les asi come la desviaci6n tipica de las distribuciones para las tres vistas. valor en
tv
medic 10
-6
En valor absolute se considera mas que aceptable un -5 del orden de 10 cm. Nuestros valores se situan
cm
de la muestra.
y,
en
genera 1,
son
muy
correctos para
e1
conj unto
60
Las Figs.5 y 6 muestran los valores medics lidades
de
ajuste
de
puntos
vertices
de
interacci6n
vamente.
La
entrada
cuando
los
en
de
y
la
reconstrucci6n
desintegraci6n
correspondiente
sucesos
procesados
metodo de Monte Carlo.
son
Puesto que
de las probabi-
a
MC
de
v
indica
previamente la
espacial 0
Is
para
respecti-
los
resultados
generados
por
el
generacion proporciona su-
cesos casi perfectos los valores dan una idea del 11mite de bondad
de
los
programas
de
reconstrucci6n. entr~
obtienen valores compatibles
Todos
los
laboratories
si y aceptables en general.
Otros parametros que dan cuenta de la calidad de
las medi-
d2. y n use dl es la distancia endl' tre el vertice de la interacci6n y el primer punto utilizado por das
el
de
trazas
programa
entre
el
son
de
reconstrucci6n
vertice
mero de puntos usados
d
2 utilizado y
ultimo punto
el
y
geometrica,
en el ajuste
de
la traza,
mero total de puntos medidos menos
el
de
contrarse muy separados buena medida buena nos
de
trazas
de termina ci6n
llevara al
de
la helice
que
del
dara
radio
4p/p deseado)
a
exige,
a
distancia nu-
el nupor
en-
principio una
residues
( que
estas
el
es use esto es, n
~n
bajos
curva tura
la
rechazados
ajustada.
lugar de
los
es
en
y
a
una
def ini ti va
energ1as,
medir
la
traza en la mayor longitud posible; utilizando en media un punto por centimetre recorrido en el espacio y cuyo primer punto usado se encuentre suficientemente alejado de la zona de confusion del vertice
primario
(
>1
cm).
La
Fig. 7 muestra
los
valor es
medics
para unas 1500 trazas primarias de dichos parametros para diversos
laboratories
Monte cm,
a1
Carlo n
~
use 3 cm
por cm. para
(aparatos)
(MC) . =
y
~
los
evidencia que
las
en
medidas
aparato
MC
media
laboratories. el
para
Las
d2-dl.
consiguen
En general
todos
entrada
La
19
y
de
los
sucesos
muestra
dl
trazas
de
utilizar aparecen
En
el
medidas
es
3
cm,
Madrid
entre
de
case
~
generados
15
y
por
d2 ~ 23 observan 17
puntos
nuevo satis factorias
de
manual
Genova y
en
simplemente el
de
Viena
61
que se podr1a haber medido mejor. Por ultimo damos en Fig.8
los valores
medios
de
los
res1-
duos en la reconstrucci6n de las trazas analizadas en Fig.7.
Los
c1rculos
abiertos
las
trazas y
los puntos al calculo del valor medio usando solo aque-
llas
que
<
corresponden
se - definen
d /d 3 3%). Va lores 1 2 talmente aceptables.
co mo
medios De
a
la
"mejor por
nuevo,
utilizacion medidas"
debajo las
de
medidas
los
de
todas
y cm ( dl > 1 70 ,..,._ m son to-
suministradas
por
nuestro laboratorio se situan correctamente en lo que cabe esperar de un buen sistema de medidas.
62
REFERENCIAS
[l]
D. Lord and E. Quercigh,
"The Erasme Project Summary",
CERN DD/DH/70-20, D.Ph.II/INST.
[2]
Proceedings
of
the
Second
70/7.
International
Colloquium
on
Suhupe
D.
PEPR, Cambridge, MIT-2098-660, May 1970.
[3]
H.
Anders,
Wiskott,
J.
Antonsen,
v.
Shkudenkov,
"Dynamic Astygmatism and Focus
Cathode Ray Tube of ERASME".
B.
corrections
and
of the
Oxford Conference on computer
Scanning, April 1974. [4]
H.
Anders and L.
film from the new
Sohet1
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generation
of Bubble Chamber".
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CERN DD-
-74-1, D.Ph.II/INST. 74-1, Jan.1974. [5]
M.
Aguilar-Benitez,
Ferrando, Oropesa,
J. J.
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F.J. T.
Rubio,
Armada,
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Casado, Ladr6n c.
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Duran,
A.
Guevara,
J.
Willmott,
"ERASME"1
Energia Nuclear, Num'o, 126, Julio-Agosto 1980. [6]
Conference
on
Computer
Assisted
Scanning.
Padova,
April
1976.
[7]
David J.Zahniser.
"The Development of Fully Automatic Sys-
tem for the Prescreening of Cervical Smears,
"BIOPEPR".
Ph.D. Thesis. University of Nijmegen. November 1979.
63
DESCRIPCION DE TABLAS
TABLA 1.- Resultados
sabre
las
clases
de
sucesos
a
p~rtir
de
y
trazas
i-
7172 fotografias escrutadas.
TABLA 2.- Resultados
sobre
actividades
secundarias
dentificadas.
TABLA 3.- Resultdos sabre topologias. TABLA 4.- Eficacias de escrutinio por topologias. TABLA 5.- Residues en x e y en la medida de cruces fiduciales. Vt
n°
de
vista,
Ra
valor
desviaci6n cuadratica media •
.'
central
del
residua,
RMSt
64
TABLA 1
Resultados sobre las clases de sucesos a partir de 7172 fotografias escrutadas.
CLASE DE SUCESO
0
1
10
11
91
92
93
962
470 2160
NUMERO DE SUCESOS
2843
473
88
12
137
PORCENTAJES
39.6
6.6
1.2
0.2
1.9 13.4
CLASE
0 +
94
95
96
97
TOTAL
25
2
0
7172
o.
o.
100.
6.6 30.l 0.3
1
CLASE 10 + 11 CLASE 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97
46.2 % 1.4
%
52.3 %
65
TABLA 2
Resultados tif icadas
sobre a
partir
actividades de
una
secundarias
muestra
de
trazas
y
3416
sucesos
idende
las
clase o, 1, 10 y 11 sobre el total de 7172 fotos.
NUMERO DE ACTIVIDADES
0
1
2
3
~4
TOTAL
SECUNDARIAS
NUMERO DE SUCESOS
1145
1370
553
225
123
3416
PORCENTAJES
33.5
40.l
16.2
6.6
3.6
100
66
TABLA 2 (Continuaci6n)
TIPO DE
NUMERO DE
ACT I VI DAD
ACTIVIDADES
v
890
%
DEL TIPO
23.7
%
DE SUCESOS
DE FOTOGRAFIAS
%
26.1
12.4
.
s
266
7. 2
7.8
D
107
2.8
3. 1
N
107
2.8
3.1
1. 5
I
1403
37.3
41.1
19.6
G
249
6.6
7.3
3.5
E
33
0.8
1. 0
0. 5
p
586
15.6
17.2
8.2
R
93
2. 5
2. 7 .
1. 3
x
28
0.7
0.8
0. 4
. 3762
100
TOTAL
*
110.2*
Un suceso puede tener mas de una actividad
3.7
.
1. 5
52.6
67
TABLA 3
Resultados
sobre
topologias
a
partir
de
3416
sucesos
clases 0,1, 10, 11 del total de 7172 fotografias.
TOPOLOGIA 2 (Elas. >
NUMERO DE SUCESOS
% DEL TOTAL
485
14.2
29
0.8
4
355
10.4
6
508
14.9
8
527
15.4
10
490
14.3
12
377
11.0
14
236
6.3
16
144
4.2
18
77
2. 3
20
35
1. 0
22
19
0.6
24
11
0•3
116
3.4
6
0.2
3416
100.
2 (Inel.)
-
Topologia+32 Impares TOTAL
de
68
TABLA 4
Resultados de la eficacia de escrutinio para las tas multiplicidades cargadas,
distin-
a partir de una muestra de
2080 sucesos correspondientes a 4300 fotograffas.
Multiplicidad o Topologfa
€1
f 2.
Eficacia Tota·l ( E.)
2
0.89
0.93
0.99
4
0.90
0.96
1. 0 0
6
0.90
0.95
1. 0 0
8
0.87
0.95
0.99
10
0.86
0.89
0.99
12
0.82
0.91
0.98
14
0.71
0.95
0.99
16
0.69
0.93
0.98
18
0.54
0.82
0.92
20
0.• 84
0.88
0.98
22
0.60
1. 00
1. 00
24
0.38
1. 00
1. 0 0
V 0 +X
0.92
0.89
0.99
2V 0 +X
0.84
0.92
0.99
3V +X
0
0.82
0.91
0.98
4V +X
0
1. 00
1. 0 0
1. 00
V4+X
0.75
0.75
0.94
V6+X
0.
1. 00
1. 0 0
V±+X
0.69
0.84
0.95
D3+X
0.67
0.67
0.89
69
TABLA 5
Residues en x e yen la medida de cruces fiduciales.
Residues en x
v
Residues en y
1
2
3
1
2
3
R
8xl0- 5
-2x10-4
-2x10-4
-2x10-4
-3xlo-4
-sx10-5
RMS
5xlo- 4
5xlo- 4
4xlo-4
5xlo-4
5xlo-4
5xlo-4
-2xlo- 5
lxlo-6
-5x10-6
2x10-4
2x10-6
lxlo-5
RMS
2xlo-4
3xlo-4
3xlo-4
2x10-4
2x10-4
3xlo-4
R
7xlo- 4
2xlo- 4
2xlo-4
2xlo-4
9xlo-5
3xlo-4
RMS
6xlo- 4
6xlo- 4
6xlo-4
7xio-4
6xlo-4
6xlo-4
-sx10- 7
lxlo-5
-lxlo-5
-6xlo-7
9xlo-6
4xlo-5
4xlo-4
4xlo-4
. 4xlo-4
5xio-4
4xlo-4
6x10-4
-sxio- 6
-9xlo- 6
-3xlo- 6
2x10-6
2x10-6
2x10-5
2xlo-4
3xlo-4
3xlo-4
3xlo-4
3xlo-4
3xlo-4
-1x10-.6
-3xl0- 6
lxlo-6
-2x10-7
-2x10-6
-2x10-6
RMS
5xlo- 4
4xlo-4
5xio-4
5xlo-4
4xlo-4
6xlo-4
R
3xlo-6
5xlo- 5
-6xlo-6
lxlo-5
-4xlo-5
5xlo-6
. RMS
sxio- 4
6xlo-4
6xlo-4
6xlo-4
sxio-4
6xlo-4
BOMBAY
R CERN
GENOVA
R MADRID
RMS R NIMEGA RMS R TOKYO
VI ENA
70
DESCRIPCION DE FIGURAS
Fig. 1 -
Vista
1
de
la
camara
RCBC
con
la
disposici6n
de
las
cruces fiduciales.
Fig. 2 -
Ejemplos de clases de sucesos.
Fig.
Diagrama de bloques del sistema ERASME.
3 -
Fig. 4 -
Esquema de la estructura central del sistema ERASME.
Fig. 5 -
Valores medics tos
en
la
de
las
probabilidades
reconstruci6n
espacial
de
de
ajuste
vertices
de punde
inte-
y
nuse'
racci6n. 0
Fig. 6 -
Lo mismo para las desintegraciones ee v •s.
Fig.
Valores
7 -
medics
de
los
parametros
al,
d2
descritos en el texto. Fig. 8 -
Valores trazas.•
medi9,,S
de
los
residues
en
la
reconstruci6n
de
\ .
/ ,./
--··
·-------
'
t
f
!
,·
•
-
~
09
OJ r-
OS
Ol
OB
0
• •
06
OOl 17l
x
x
x
z x
x
.,
x x
x
9
8 0
m n
3
0
Zl
o .. :::J
lo
c.. ~
"C
.,l
-
c
-
:::J 0
Ill
0
9l 0 0
0
Sl
•
•
0
• •
oz
•
•
•
zz
0
•
•
asnu o ( W::>) Zp (W~) Ip
.,z
e X
SL
IA
01
IN
\1~
3~
3J
08
- 01
- oz - OE
•
- 0.,
• •
•
- OS
0
•
~
3
- 09 0
0
0
• 0
•
- Ol - 08
0
- 06 0
SDZDJl St>) SDPOl DJDd 0 s;uo1:>1puo:> s;Jof;w soi u; sop,p;w SDZDJl DJDd •
- 001
9l
so~va
AI
aa
NOI~~naa~
O'lD~IdV~
78
CAPITULO IV
REDUCCION DE DATOS.
IV.1.- Introducci6n. La reducci6n de los
datos recogidos por
los
distintos
com-
ponentes del espectr6metro EHS,
exije la utilizaci6n de una com-
pleja
realizara
cadena
necesarias hasta
SU
de
programas
para
el
que
procesamiento
de
los
espectro
sucesos
de
tareas
seleccionados
analisis fisico.
La informaci6n suministrada por el tipos,
el
la proporcionada por el
espectr6metro es
detecto~
6ptico,
de
dos
camara de burbu-
jas, que es tratada como se explic6 en el capitulo anterio~ y de la que se conseva
(en cintas magneticas
la informaci6n relevante formaci6n
electr6nica
utilizados y
qu~
.'
de
que
cada suceso. proviene
es recogida por los
ga dos
de 1 control
tipos
de
en
informaci6n,
la
6 en
to ma
de
de
El
los
ficheros otro
ti~o
distintos
de
disco)
es
la
detectores
ordenadores NORD-100
da tos
de 1
tn~
expectr6metro.
encarAmbos
previo procesamiento independiente,se com-
binaran para la reconstrucci6n completa de los sucesos. Este capitulo esta organizado de
forma que pueda dar
cuen-
ta de los diversos pasos seguidos en el tratamiento de los datos. Es
decir,
en
de pre-producci6n,
primer
proporcionando
citamos
los
llama dos
en los que se realizan las tareas
ci6n y alineamiento de los tro,
lugar
los
distintos
datos
que
componentes
permitiran
la
del
de
programas calibra-
espectr6me-
correcta
utili-
79
zaci6n de la infor.maci6n suministrada por cada uno de ellos.
A continuaci6n se describe un conjunto de programas dos
de producci6n,
los
cuales
tes
en el tratamiento de
los
realizan dates,
sincronizaci6n de la informaci6n, la reconstrucci6n en los
las
tareas
come soni
mas
el
de
gammas
y
importan-
ordenamiento y
la reconstrucci6n
detectores
llama-
geometrica y
en
aquellos
que
se ocupan de la identificaci6n de partfculas. Se hace en primer lugar la sincronizaci6n 6 combinaci6n de los
dos
tipos
resultado
de
de este
informaci6n proceso
es
a
los
la
que
nos
creaci6n
hemes
referido.
El
una
estructura
de
de
dates basica sobre la que trabajaran el resto de los progamas.
Un requerimiento esencial en cualquier experimento de esta complejidad es
el
almacenamiento
En
el
sistema
este
case,
al programador FORTRAN
la~
y
estructuraci6n
HYDRA[l],
elegido
facilidades
de
para
los
ello,
dates. ofrece
necesarias para el manejo
de una memoria dinamica sin mas que observar u~as pocas reglas. La
tarea
de
reconstrucci6n
se realiza a continuaci6n, en ,este capftulo,
geometrica
es quizas
la mas
de
eMtertsamente Co~o
debido a su complejidad.
~\.
que
t~atada
se verl mis
ade-
.
lant~
se trata basicamente de la reconstrucci6n espacial
ceso, es decir, ria
:i;os. suc.esos,
de
las
definir
partfculas
SU
del su-
vertice· de interaccion y. la trayecto-
producidas.
Se
utiliza
inicial la estructura de bancos HYDRA generada
come en
el
informaci6n proceso. de
sincronizaci6n.
La informaci6n de los caci6n
de partfculas
nientemente
procesada
y
las por
detectores que permiten la identifide sus
truc ci 6n, pue de .s er u ti 1 i zada en
la
fase
de
reconstrucci6n
los
detector es ·de
respectivos
gammas,
progamas
de
converecons-
tambi en come in formaci 6n a di ci ona 1 geometrica
6
bien
afiadida
poste-
80
riormente a la estructura general de datos. En este estadio del proceso de reducci6n de
datos,
se
indicatives
mente
utilizan
los
resultados
obtenidos
la calidad de procesos anteriores y j ora.
As l.,
en base
a
la
se tiene informaci6n de lo que se precede si es
la necesidad 6
reconstrucci6n la bondad
como
geometrica
normalde
n~
de su me-
de
un
suceso
no en la medida de este con
0
necesario a
su remedida
y
posterior re-
inf or mac i 6n
de 1
procesamiento. Por ultimo, expresada
en
las
y
una vez
magnitudes
que
la
ffsicas
adecuadas,
se
suces o
este
precede
a
la
introducci6n de las varias hip6tesis que permitiran llevar a
ca-
bo
las
los
ajustes
partf culas
cinema ti cos,
as oc iadas
a
que
ca da
daran
indicaciones
des in te graci6n
vertices principal o secundarios.
sobre
proveni en te
Esta tarea es
de
1 os
desarrollada por
el tercer grupo de programas descrito. La Fig.l muestra un diagrama de la cadena off-line
de tra-
tamiento de datos. En la ultima secci6n se presenta el
estudio realizado so-
bre la.calidad de los datos utilizados en el analisis ffsico. Pero antes de abordar la descripci6n de las tes
sefialadas,
programas tra
de
conviene
de sucesos
sirvieron
ciones
del de
para
programas
laci6n se realiza en dos jas
donde
la camara,
en base al
existencia cua 1 es,
optimizar
y
calcular de
un
conjunto de
una
de
etc.
las asl.
diversas y
comprobar
constantes de
mues-
configura-
geometrica.
como
de
el metodo Monte
primero en la camara
conocimiento
del campo magnetico,
por
aceptancias
reconstrucci6n
etapasi
de
par t 'ir
a
como generados
comparar
espectr6metro, los
la
1 os
(tanto reales
Carlo)
calidad
citar
. 1 acion . , [2] , simu
distintas par-
la
La
la
simu-
de burbu6pticas
de
descripci6n
81
del suceso dentro del volumen fiducial de la camara, SIMIN genera para cada traza un conjunto
de
puntos
el programa espaciales
a
lo largo de sus trayectorias.
A partir de los anteriores resultados, programas
SIMOUT
distintos
componentes
camara
burbuj as,
estos
de
se
programas
es
encarga del
de
generar
los
espectr6metro
producen
dichos
almacenada
de
un segundo grupo de impactos
situados
sucesos.
forma
que
miento directo por la cadena de programas
La
que
en
detras
los
de
la
informaci6n
de
permite
su pro.cesa-
de reconstrucci6n geo-
metr ica.
IV.2.- Calibraci6n y alineamiento de los detectores. De la calibraci6n y alineamiento de los pan los programas de pre-producci6n que, misi6n el determinar y/o cionamiento formaci6n el
del
comprobar
dispositivo
sobre
el
tiempo en que
estado
se
todos
en general, los
experimental
de
realize
sus
y
de
tienen como
parametros
de
proporcionar
distintos
la toma
detectores se ocu-
componentes
datos
fun-
la
in-
durante
( titulos),
lo que
posibilitara el uso de la informaci6n recogida en ellos. La
calibraci6n off-line
espectr6metro
requiere
excesivamente
tecnicos
el
de
los
desarrollo
para cada uno
diferentes de de
metodos los
componentes
del
complicados
detectores.
y
Algunos
de los trabajos realizados para el EHS se citan en Ref. [3]. Por su del
paquete
neamiento
y
interes de
nos
detenemos
programas,
calibraci6n
brevemente 3
SURVEY [ ] ,
off-line
de
que las
se
en
la
descripci6n
encarga
camaras
de
del
hilos
aliy
de
deriva del EHS. Este
paquete
de
progamas
engloba
dos
grupos
de
tareas,
82
las que se refieren al alineamiento de cos
con
respecto
al
sistema
de
los
detectores
referencia
del
electr6ni-
espectr6metro
aquellos que se encargan de la relaci6n entre el sistema ferencia de la Camara de burbujas y
de
y
re-
el Sistema de referencia del
espectr6metro. 1).-Alineamiento de los detectores electr6nicos. El p lanos
conocimiento preciso
que
componen 1 as
de
camaras
la de
posici6n hi los
de
de
y
los
diferentes
der i va es
un
re-
quis i to importante para la precision en la- determinaci6n del memento de
las particulas que
nocimi en to
de
1a
pos i ci 6n
las atraviesan.
de
estos
planes
Ademas,
el
permi te
buen
co-
resolver
1 as
ambigliedades en la reconstrucci6n de trazas. Asi pues la primera tarea es el alineamiento geometrico de laS
CamaraS
Y Una
t
Vez
realizadO
eSte
t
el
tambien los parametros operacionales de las
programa de deriva
CalCUlara (velocidad
de deriva, tiempo cero de deriva, etc.) El metodo utilizado hace USO de trazas del haz que no teraccionan y de las
el objetivo es
la posici6n camaras
del orden de tanto
los
de
los
situadas
planes antes
de la
de
lOO,.u.m para las
errores
obtener una precision en del
hi los camara
de
orden
burbujas
camaras de deriva.
estadisticos
come los
de
in-
la medida 50f--m para (Ul,
U3)
y
En este proceso
sistematicos
son
conve-
nientemente minimizados. Antes de iniciar la descripci6n de los sarrollados conviene sefialar que todos ci6n necesitan una
distintos pasos
los programas de calibra-
informaci6n inicial que convenientemente pre-
parada constituira los parametros de entrada a utilizar. caso,
de-
la informaci6n inicial consta de medidas
de
de algunos puntos de referencia sobre los planes
En este
las posiciones de
las camaras,
83
en el sistema
de coordenadas
del
SPS,
asi
como medidas
de
posi-
ci6n de los hilos con respecto a dichos puntos.
En primer lugar se que definen el haz, y
U3.
hilos
es
Para ello se
procede
decir,
determina
al
las un
alineamiento
situadas "eje
antes
cero"
de
las
de
la
camaras RCBC,
preliminar,
de los dos planos centrales de cada camara,
con
Ul los
mediante una
y
muestra seleccionada de trazas del haz se realiza un primer alineamiento aproximado de libre con todas
los
cuatro planos,
seguido
de
un
las trazas a traves de todos los planos.
ajuste Se ite-
ra este ajuste con muestras dB trazas cada vez mejor seleccionadas hasta que el criterio de convergencia impuesto para ci6n
radial
de
todos
los
planos
se
satisfaga.
l~
posi-
Por· ultimo,
los
resultados obtenidos se expresan en el sistema de referencia
del
espectr6metro. En el segundo paso del
proceso de
calibraci6n se pretende
el calculo de los parametros de las camaras de hilos y situadas
detras
de
la
Se utilizan
RCBC.
las
predicciones
pactos generados en estas camaras por la propagaci6n de zas,
desde Ul y
una de ellas1
a
traves
de
los
partir
con las de
los
posiciones datos.
precede de forma similar a
de
las
imtra-
campos magneticos hasta cada
estas predicciones en la posici6n
son comparadas lados
U3 a
de deriva
de
Para
los la
de
impactos
camara
los
impactos
reales
multihilos
la descrita para Ul y
U3.
calcuW2
se
En cuanto a
las camaras de deriva, ·se producen en primer lugar unas
graficas
que
traza
relacionan
la
posici6n predicha
del
impacto
cada plano con el tiempo de deriva registrado tura directa
de estas
figuras
permite
de
la
(V plot).
determinar
el
Una
en
lec-
tiempo cero
de deriva y la velocidad de deriva. Por realiza el
ultimo,
ajustes
de
y
en
la
orden
etapa
final
superior
del
(p.e.
tiempo de deriva que tengan en cuenta
proceso,
ajustes las
no
el
programa
cuadraticos
en
linealidades
de
84
la velocidad de deriva). teniendo
en .. cuenta
largo del hilo y
el
se
Se
calculan
tiempo
de
realizan
los
las
correcciones
propagaci6n
de
la
correspondientes
bre la precision de los resultados obtenidos.
a
aplicar
sefi'.al
a
controles
lo so-
Estos seran inser-
tados en el conjunto de parametros iniciales que
llamamos
"titu-
los".
2) .-Relacion entre
el
sistema
de
referencia
de
la
camara
de burbujas y el sistema del espectrometro. Tanto la camara de burbujas
como el
resto
de
los
detecto-
res de que consta el EHS pueden estar desplazados entre si, en
una
o
en
las
tres
dimensiones
del
espacio.
Cuando
se
comparar o combinar las medidas realizadas en varios de
bien
quiere
ellos,
y
ya que cada detector proporciona la informaci6n en su sistema de referencia propio,
es necesario realizar una transformaci6n a
un
unico Sistema de referencia. El
programa
FI TROT
[ 5]
del
la informaci6n procedente de
paquete
SURVEY
las medidas
de
calcula,
una muestra
usando de
tra-
zas del haz que no hayan interaccionado,
la transformaci6n desde
el Sistema de
Sistema
la Camara
de
burbujas
al
del
espectr6me-
tro, que viene dada por:
X espec.
=
R x X
+ T
cb
donde X S?n las coordenadas de las trazas RCBC)
I
R la
rotacion
de
matriz Euler
de en
rotaci6n las
tres
(en el espectr6metro y
(construida dimensiones
con del
los
angulos
espacio)
y
de
T
el
mediante
un
vector de traslacion. Los metodo
parametros
iterativo,
de
transformacion
consiguiendose
para los de traslacion y de
N
una
se
obtienen
precision
menor
de
30 /A-m
0.02 mrad para los de rotacion.
85
.
Para la obtenci6n de dichos parametros en el film estudiado en Madrid,
fueron medidos por Erasme
400
haces
repartidos
u-
niformemente entre las 8000 fotografias.
IV.3.- Reconstrucci6n de los sucesos. La cos
informaci6n
sabre
dates,
los
que
sucesos
es
proporcionan
los
recogida,
el momenta de
en
por una calculadora NORD-100
neticas.
El
~ormaci6n
programa
bajo
PRECIS
HYDRA,
se
creando
almacenada
y
encarga una
elec~r6ni
detectores
de
en
la
cintas
reorganizar
estructura
de
toma
mag-
esta
dates
de in-
directa-
mente procesable por los programas de reconstrucci6n. PRECIS( de
2
]
se
encarga
predicciones
de
las
ci6n,
referidas a
zaran para
hacer
tambien
de
coordenadas
de
la cruz fiducial el. escrutinio
de
de
proporcionar los
vertices
referencia,
las
una de
que
fotografias
lista
interacse
utili-
obtenidas
en
la camara de burbujas. Un en tre
segun d o
l'as
programa,
medi das
de
los
S YNCHR 0
sucesos
en
(2] ,
h ace
la
., . . sincronizacion
1a
camara
de
burbuj as
y
la
programas
de
informaci6n electr6nica de estos. Pero
la
tarea
fundamental
producci6n se ref iere a EHS,
que requiere tres
tantos lisis
programas de
a's,
[ 2]
't(
01
particulas cargadas
la
de
este
reconstrucci6n
ni veles
de
y
0
yt •s
(PARTID).
(GAMIN)
un
suceso
soportados por
geometrica e
de
completa de
traba j o,
reconstrucci6n s
grupo
otros
(GEOHYB),
identificacion
de
analas
86
IV.3.1.- La reconstrucci6n geometrica. La reconstrucci6n geometrica se realiza a partir de formacion recogida por los detectores realizadas
sobre
espacial
de
rias
las
de
los
las
fotograf1as,
vertices
y
part1culas
a
la
y
la
afecta
a
proceso proviene principalmente del que pueden obtenerse en
electr6nicos y las medidas
estos.
de
dis tinguir
corresponden producto
a
de
reconstrucci6n
trazas
en tre
reales
de 1 a 1 gor i tmo de
la
todas y
reconstruccion
de
La
las
trayecto-
complejidad
del
gran numero de combinaciones
a partir de la informaci6n inicial y, s i dad
a
determinacion
asociadas
la in-
de
estas
trayectorias
por lo tanto, est as
cuales
la nece-
combinac ione s
en
reconstruc c i6n.
de
cambio El
son
cu al es
solamente
proce dimien to
uti-
1 i za do por el programa GEOHYB es descrito a continuaci6ri. La
primera
espectrometro, uno al
de
los
tarea
es
realizada
decir,
detector es,
periodo de
toma
de
los
es
la
para_metros
electronicos datos
lectura
de
los
y
y
la
optico,
sucesos
a
de
t1tulos
posicion
de
rotacion
y
traslaci6n
..
adecuadas
la informacjon de cada detector,
que
cada
correspondien tes procesar.
posiciones de los diferentes detectores se construyen ces
de
del
la~
permitiran
en el sistema de
Con
las
matri~
expresar
referencia co-
mun del espectrometro. Se dientes tro
leen a los
diversas
los
valores
de
los
campos
magneticos
correspon--
dos imanes Ml y M2 y se definen en el espectr6meregiones
de
intensidad
de
campo.
El
algoritmo
de
seguimiento de las trazas a traves del campo se aplica en intervalos de longitud fija en cada region,
de forma que el valor del
campo sea el valor medio de este en cada intervalo los problemas
de gradiente de campo en las
intensidad se define una region).
longitud maxima
de
regiones
(p~ra
evitar
de mas
alta
intervalo para
cada
87
Una vez que toda esta inforrnaci6n esta adecuadarnente organi zada en bancos
y
sea
accesible por
el
resto
del
prograrna,
se
precede a la reconstrucci6n propiarnente dicha del suceso. Se cornienza esta en la carnara de burbujas. rnedidas tes
de
las
cruces
transforrnaciones
fiduciales para
se
obtener
calculan una
las coordenadas espaciales de los
A partir de
las
primera
las
correspondienaproxirnaci6n
de
diferentes vertices rnedidos
en
cada una de las tres vistas. A continuaci6n y a
partir de
las rnedidas
de
las
trazas
a-
sociadas a cada vertice se realiza un nuevo ajuste de los vertices en cada una de las vistas. cuenta
ni
los
puntos
rnal
Para dicho ajuste no se tiene en
rnedidos
vertice principal, es decir,
ni
aqtiellos
mas
pr6xirnos
al
se define una cierta region alrede-
dor del vertice en la cual las rnedidas no son utilizadas do que estos puntos, flObre todo en sucesos
evitan-
con rnuchas particulas
cargadas producidas, puedan provocar arnbi~liedad en la deterrninaci6n de
de
la
traza.
Con
es ta
inforrnaci6n
los vertices en cada vista prirnero,
nuaci6n
las
coordenadas
espaciales
de
se
redefine
la
y se." recalculan estos
por
posici6n a
conti-
asociaci6n
de
las tres vistas. ~.
ii.
Mediante el analisis rnaras las
Ul
y
U3
fotografias
y
de· los
cornbinando estos de los
sucesos,
irnpactos con
las
recogidos
en
las
rnedidas · realizadas
se reconstruye el h.az que
ha
caen o-
riginado la interacci6n. La
reconstrucci6n
de
las
trazas
secundarias,
se
diante el analisis de la inforrnaci6n recogida por las deriva.
hace
carnaras
mede
Se analizan las sefiales dejadas por el paso de una traza
en los hilos de los cuatro planes de que constan. posiciones
de
las
sefiales
estan
relacionadas
Puesto que las
entre
si
por
la
88
(inclinacion de
geometrfa de la camara distancia
y
planos, la
hora
es
ya
bien,
en
tripletes,
traza. de
Ahora
hilOS)
los
entre
Unicamente
I
posible
la
COn
espaciamiento
SefialeS
reconstruccion
reconstruccion
la
traza
candidate a
elegir el
los planos,
la
se
en
del
treS
paso
priorizara
obtenci6n
de
de
a
la
sefiales
en
los cuatro planos, cuadrupletes. Este proceso se inicia en el segundo brazo del espectr6metro, en
se la
uti 1 i zan Camara
06 1
puesto que a y
por
tanto
menor.
en primer la
mas
1 ugar
los
alejada
mul tiplete s
del
vertice
ella solo llegan particulas el
numero
Oespues,
de
impactos
los multipletes
y
re cons truidos
de
interaccion,
con muy alta
combinaciones
obtenidos
en 06
a
se
impulsion tratar
combinan
es con
los de 05 y 04 con el fin de reconstruir el paso de una particula en el segundo brazo del espectrometro en base a
la consisten-
cia de estas combinaciones. Con el conocimiento del M2,
mapa
del
campo magnetico
del
iman
se extrapolan las trayectorias al primer brazo del espectro-
metro y
se seleccionan
los
impactos
de
las
camaras
03
02
y
Ol.
Ya bajo la influencia del iman Ml se combinan con la informacion que proporciona maras
la camara proporcional W2.
consecutivas
no se
consigue
la
en mas
Si
combinacion
de
la
union
(hibridizacion)
con
ca-
de multipletes
necesaria en la extrapolacion, se rechaza el candidate a Por ultimo se hace
dos
las
traza
trazas
re-
construidas sobre las tres vistas de la camara de burbujas. En cada paso del proceso se van marcando zados,
de
forma
que
no
intervengan
en
la
los
siguiente
hilos
utili-
reconstruc-
cion. Una
vez
finalizadas
las
posibles
segundo brazo de palanca se precede pactos
recogidos
en
las
de
reconstrucciones igual manera con
camaras situadas
en
el
en
el
los
im-
primer brazo
del
89
espectr6metro,
correspondientes
en
esencia
a
partfculas
que
no
atraviesan M2.
Si maci6n
alguna
las
electr6nica
primario,
se
trazas
no
trazas
la
reconstruidas
ajusta
intentan
Finalmente las na
de
con
ajustes
a
las
que
posibles
cuya hibridizaci6n
de
las
de
Camara de
tes",
que
normalmente
burbujaS
provienen
base
a
provienen vertices
es
COmO
la
del
vertice
con
trazaS
interacciones
infor-
secundarios.
imposible
quedan
I
de
en
en
11
el
ninguCOlgan-
material
o bien son producto de desintegraciones, por ejemplo de K~'s.
En trazas
de
ninguna que
esta la
de
etapa
se
recoge
camara
de
burbujas
las
reconstruidas
corresponden
aceptancia
en
en
general
geometrica y
a
tambien
a
las
que
la
no
los
han
sido
detectores
aquellas de
informaci6n
baja
que
sabre
las
combinadas
con
electr6nicos
quedan
fuera
impulsion que no
de
y la
llegan
a
salir de la camara.
Por
ultimo
diferentes permite
trazas
rechazar
y
con se
de
los
mementos
realiza entre
un
todas
y
angulos
ajuste las
obtenidos
global
del
trayectorias
de
las
suceso,
que
reconstruidas
aquellas con baja probabilidad de ajuste.
En de
nuestro
hibridizaci6n
experimento para
se
partl:culas
ha
calculado cargadas
que
con
el
xF
>
porcentaje 0. 7
es
del
orden de 88%.
IV. 3. 2 .- Reconstrucci6n
en
los
calorfmetros
electromagne-
ticos.
La
informaci6n
procesada ci6n de
por
el
de
los
programa
las cascadas
detectores GAMIN
en estos
dos
[ 2]
que
de
gammas .
realiza
detectores.
( IGD, la
FGD)
es
reconstruc-
Dicho programa ha-
90
ce un primer analisis sici6n y El FGO, jo:
la energia de los debido a
se
de los
buscan
su estructura,
separadamente
informaci6n
de
la
del
IGO,
determinando
fotones que han golpeado el
elementos que lo componen, dando
datos
requiere
las
un
sefiales
energia
detector.
estudio mas
producidas
convertidor,
la po-
en
hodoscopio y
depositada
en
el
complelos
tres
absorbente,
convertidor
y
absorbente. El metodo que registradas en el en matrices
se
[4 ]
sigue
en
IGO se basa en
de 5x5 contadores,
el
analisis
separar
de
las que
fo~ma
de
las
sefiales producidas el
elemento central
de la matriz sea el contador que registr6 la maxima sefial.
Sabre estas matrices
se
realizan
una
cascadas
serie
amplitud de de
tests· con
objeto de comprobar efectivamente-que contienen una unica cascada,
lo que permite excluir los contadores que forman
esta matriz
del proceso iterative de busqueda de nuevas cascadas. Para
cada
una
de
ellas
se
calculan
energfa de la particula incidente. te
en
una
impacto,
parametrizaci6n
g ia y
la
exponencial,
en
funci6n
del
pun to
de
Este metodo permite
separar cascadas de
de
2 5 mm.
igual La
e-
ener-
las coordenadas obtenidas se combinan para obtener las pomasas
0
'1
rt
y
Basicamente el metodo consis-
con una s eparac ion minima en tre el las
sibles de
coordenadas
de los cocientes entre amplitudes medidas en dos conta-
dores vecinos. nergf a
las
I
$
Y
invariantes 0 I
$
desintegraciones
a
correspondientes
o
Una baja probabilidad de estas combinaciones puede ser indicaci6n
de
Recordemos
la
que
existencia una
traza
de
de
una
hadron
posible dentro
"cascada de
la
hadr6nica".
aceptancia
del
IGO tiene una probabilidad del 63% de producir una cascada. Para
el
FGO
el
algoritmo
para
el
reconocimiento
cascadas esta basado en la busqueda inicial de grupos
de
las
de sefiales
91
sobre
cada
uno
de ,..
combinan entre s 1.
los
tres
aquellas
esta asociaci6n.
que
convertidor y
combinaciones para
luego
se
las
que
absorbente,
no
sea posible
La energfa de la cascada se cilcula mediante un
tos dos ultimos elementos, las
hodoscopio
elementos,
ajuste de las seffales depositadas de
del
Estas combinaciones se asocian con la energia
•
depositada en los otros dos rechazandose
planos
cascadas
y
una
en el cristal de plomo
usando en este ajuste las
parametrizaci6n
empirica
es-
d~
coordenadas
del
desa_rrollo
lateral de estas. En el FGD es posibre separar cascadas si estas tas
al menos
en un plano
del
hodoscopio.
Mientras
cascadas en un mismo plano se requiere
una
3 cm para su singularizaci6n.
permite
nes
que
provengan
de
Esto nos
desintegraciones
de
son distin-
que
para
dos
separaci6n minima
t'\
0
distinguir 's
de
de
foto-
hasta
300
para
to-
Gev.
El programa das
GAMIN suministra
las particulas
cargadas
y
neutras
cascada electromagnetica en estos ademas
un
analisis
de
todas
informaci6n
las
dos
que
han
similar dado
detectores,
combinaciones
bilidad de ajuste le a La
Fig.2
muestra
rt
y
yt
a
una
proporciona
posibles
efectiva, energia y vector memento del sistema, 0
y
lugar de
masa
dando una proba-
0
distribuciones
de
masas
efectivas
¥'6
Los datos corresponden al experimento cuyo estudio nos ocupa.
IV.3.3.- Reconstrucci6n en ISIS y SAD.
El procedimiento
utilizado para
la
ticulas en ISIS esta en relaci6n con las de este detector.
reconstrucci6n
de
par-
caracteristicas propias
Recordemos que por su estructura no proporcio-
na informaci6n en la coordenada z, y es simetrica con respecto a
92
la coordenada y, por tanto la reconstrucci6n espacial de la trayector~a
de la part1cula se realiza con la ayuda
de
las
carnaras
de deriva proximas a esta, Dl y D2. La inforrnaci6n proporcionada por riva,
el nurnero de hilo,
hilo,
y _la arnplitud de
ISIS es
el
tiempo
de
de-
el nurnero de sefiales registradas en ese la sefial.
A partir de
la relaci6n tiernpo
de deriva-n° de hilo y conociendo la velocidad de deriva, tiene la relaci6n entre las distancias y se precede a
se ob-
la recons-
trucci6n espacial de las trayectorias de las part1culas. SPIRES es
el programa
que
se
encarga
de
la
reconstrucci6n
de los segmentos de traza dejados por estas partfculas a su paso por la carnara y del calculo de dichas trayectorias.
las
magnitudes
correspodientes
Este proceso se realiza en tres
etapas,
a
que
describiremos brevemente. Se
la
parte
mas alejada del detector y en el sentido contrario al haz
inci-
dente.
comienza
Los
sefiales
la
reconstrucci6n
distintos
de hilos
candidates
consecutivos,
de
a
de
la
traza forrna
trazas
se que
por
obtienen en
cada
las sefiales registradas en el deberan corresponder a tos
de traza definidos.
Se
tienen en ·cuenta
asociando hilo
los
finalmente
todas
segmenaquellos
segmentos definidos en una longitud m1nima y estos son recogidos y almacenados para las siguientes etapas •
. Seguidamente y haciendo uso de esta a la reconstrucci6n,
inforrnaci6n se precede
en sentido contrario al anterior y de forma
analoga con el fin de mejorar los pararnetros que definen a
estos
candidates a trazas. Por pl it Ud un
de
estudio
ultimo las de
S
para
efial es
la
cada
traza
de j adas
ionizaci6n
en
reconstruida los
producida
hi 1 OS al
que paso
se
recoge
per mi ti ra de
la
la
am-
hacer
part1cula
93
cargada por la camara de deriva y determinar su velocidad •
.. Conocidas las impulsiones
de
las
particulas,
reconstrucci6n en el resto del espectr6metro, y programa
asigna
diferentes
probabilidades
a
a
su
la velocidad,
el
las
en base
distintas
hip6-
tesis de masa p/K/"/e. Un estudio precise sabre una muestra de
trazas
reconstrui-
das y ajustadas cinematicamente a desintegraciones de /\ ~ /\ Ko y a conversion de t 's en la camara de burbujas permite s extra er importantes resultados sabre su funcionamiento. Practicamente todas las trazas identificadas por medidas se
distribuyen
Fig. 3a. menos
por
Tambien
de
160
se
todo
el
espacio
comprueba
seffales
que
tienen
de
la
un
deriva
mayoria
memento
de
come
de
las
inferior
ionizaci6n muestra trazas
a
3. 5
la con
GeV/c
mientras que las de memento superior tienen una media de seffales por
traza
de
260
tv
(Fig.3b).
El
espectro
de
probabilidades
de
ionizaci6n para hip6tesis de masa correctos presenta la esperada distribuci6n Se
pl~na
puede
(Fig.3c).
concluir
ISIS utilizada en este za
I
conservaci6n en
'f
terminos
Aplicando el metodo
en la resoluci6n de
ecuaciones,
las cantidades medidas,
de
las
variables
de multiplicadores obtenemos
corregidas,
los
nuevos
cinem-aticas de
Lagrange
val ores
para satisfacer las
d'e
ecuacio-
nes de conservaci6n, as1 como la probabilidad del ajuste, calcu2 lada en funci6n del valor del X para el m1niino encontrado. Es decir, se trata de hacer m1nima la funci6n siguiente1
x. 2 (m
IX IO{)
o
(m - m )
T
o
G (m - m ) + 2 m
~
T
f(x,m)
95
donde m
0
en
forma
matricial
m representa
las
cantidades
medidas
y
los valores iniciales de estas cantidades antes de ser varia-
dos
en
las
diferentes
las
cantidades
medidas,
dependientes de m y ~
de ajuste, y La
iteraciones.
T
f(x,m)
de x,
Gm es
la matriz
de
error
las
ecuacion_es
de
ligadura
son
magnitudes
desconocidas
en
de
el proceso
son los multiplicadores de Lagrange.
minimizaci6n
de
esta
expresi6n
resolv~r
requiere
el
sistema de ecuaciones:
d ~2 o
=
(m-m )
=
0(
T
G + m
dm d "X2
0(
df(x,m)
T
=
dm
0
df(x,m)
T
=
0
dx
dx
x 2_
d
=
f(x,m)
=
·-
0
dO(
La selecci6n del ajuste cul a hace ...,
0
Ks / A/ A finalmente en base extrafia
o al
a a·
X
la la 2
.
(corte en vidas medias,
etc.
lidad
resolver
permiten
tambien
)
desintegraci6n de mat~rializ~ci6n
y
a
la
una parti-
de
·aceptabilidad
Determinados
cortes
ambigliedades
J se
un
fisica
en probabi-
entre
diferentes
hip6tesis ajustadas. El programa realiza ajustes con
diferente~
el trimomento de las trazas medidas y estan
bien
angulos
que
definidos definen
(4 la
ligaduras direcci6n
la direcci6n .de
para de
eficacia
experimento.
de
ajuste
en ambos
casos
los
la
como variables a ajustar en el proceso La
ligaduras,
gammas)
partl.cula
y
3 si
la neutra 1
neutra
si
los
entran
(2 en el caso de gammas). es
de
un 80% para nuestro
96
El resultado del proceso es una cinta magnetica o GST (Ge1 nera 1 Summary Tape) , que en re gistros FQT [ ] , con tiene toda la informaci6n
del
suceso,
a
partir
mini-DST (Data Summary Tape)
de
la
cual
se
que contendran la
vante para el tipo de analisis a
efectuar.
construyen
informaci6n rele-
Esta ultima reducci6n
es necesaria para un manejo "c6modo" de los dates. ejemplo,
v
01
s
que
la
requiere
6
informaci6n cintas
GST
correspondiente de
2400
las
pies
y
a
Sefialemos por
8000
1600
sucesos
b.p.i.,
con
de
im-
posible manejo, que se reducen a una s6la mini-DST.
IV.4.- Calidad de los dates. A parte del estudio hecho sobre la en
I I I. 5,
pueden
una ve z
hacer
obtenidos
otras
v01 s
angulos
del haz. del 1
~00 ,
de
de
interes
la y
las
medidas
cinema tic a
ya
como son el estudio del haz,
clasicas
se en
las masa e-
y las distribuciones de los "pulls".
La Fig.5 muestra las los
re sul ta dos
comprobaciones
este tipo de analisis, fectivas de los
los
calidad de
azimutal
(
~
distribuciones
de
) y de profundidad
impulsion
(p)
y
de
>. ) para las trazas
Como puede verse nuestro conocimiento
del
haz
es
mejor
lo que posibilita imponerlo en aquellos sucesos en que
la medida no haya side posible
(haces superpuestos)
o deficiente
(haces cortos 6 zonas confusas). Los valores medios encontrados son:
p = 359.984 ± 0.019 )
= -0.0000720
~
=
Gev/c
± 0.0000008 rad.
0.002198 ± 0.000024
Puesto que se conocen perfectamente
rad.
las
masas
de
las
par-
97
t1culas cuyo estudio hacemos,
la observaci6n de las distribucio-
nes
los
de
masas
efectivas
para
candidatos
cinematico es una buena
comprobaci6n
la
campo magnetico
camara y
el mapa
de
de
que
introducidos.
se
muestra
superior
a
La
masa
en
efectiva
las
(que
terminaci6n de la impulsion de ·las trazas) te
salidos
+
del
ajuste
distorsiones
influyen
en
la
de de-
han sido correctamen-
n >,
Y
(
P
n+ >
0
en Fig. 6 para los V 's con probabilidad de aj uste -4 10 y para aquellos que dieron un unico ajuste. En
la Fig.7 mostramos
los
sucesos unicos a
mayor
escala.
Los
valo-
res medias de las distribuciones soni 0
= = A> =
m(K
2
s m ( /\ )
0.49767 ± 0.00029
Gev/c
1.11586 ± 0.00013
Gev/c
me
1.11658 ± 0.00052
Gev/c 2
)
en perfecto acuerdo con , 1 as [7] • bl as de particu
La
tercera
investigada
los
que
comprobaci6n
me di ante
la
de
2
se pueden
bondad
observaci6n
encontrar
de
de
los
unas
en
datos
ciertas
las
ta-
puede
ser
funciones,
llamadas "pulls", de las cantidades medidas y ajustadas. Para ~' ~
cad a
traza
donde a
V
0
y
cada
uno
de
SUS
parametros
(p
I
) el pull se define comos
(Cm -
a
del
c representa p,
Ca)/[('CJ"Cm)2 -
~
o
~
(ere
a
)2]1/2
, m se refiere a la cantidad medida,
la cantidad ajustada por la cinematica y
~
a
los errores en
dichas cantidades. Los errores de
las
cantidades medidas
se
toman
de
la
geo-
98
metrfa y los errores en las ajustadas de la cinematica. rador
del
ajustada7
pull
es
la
diferencia
cantidad
medida
y
la
El signo menos que aparece en el denominador viene
de la correlaci6n entre indican
hasta
que
ajustar
las
ecuaciones
sis
dada.
normal,
la
el denominador es una medida del error esperado en di-
cha cantidad. pulls
entre
El nume-
En
las
que
trazas de
las
cantidades
punto
el
medidas
de
medidas
programa un
v
0
de
de
las
distribuciones
ajustadas.
cinematica
forma
conservaci6n momento-energia
principio
y
a
para
deben
Los
tiene
cumplir una
seguir
lo que se traduce en que deben estar centradas
con
hip6teuna en
ley
cero,
con una anchura unidad. Las Figs.a,
9 y 10 dan dichas 0
zas de los ajustes 3C de K s Los
valores
,
centrales
A y y
distribuciones para ·las
tra-
A respectivamente.
las
anchuras
se
encuentran
en
la
Tabla 1.
Como puede apreciarse tanto la
forma
de
como los valores tabulados son satisfactorios.
las
distribuciones
99
REFERENCIAS
[lJ
R.
Bock, E.
Pagiola and J. Zoll, HYDRA Topical manual.
[2J
EHS Software notes.
[3]
The forward Cherenkov calibration for the different experiments in EHS.
CERN/EP/EHS 84-Draft (29,January,1984)
Alignment and Calibration of the EHS Wire Chambers. A.
Bergier,
CERN/EP/EHS/ P4 81-82
[4J
B. Powell "et al., Nucl.
[5 J
Data
processing
for
(24, August,1981).
Inst. and Meth.
Hybrid
Si stems
198 (1982)
of
217.
detectors.
Bergier,Geneva 1981. [6J
M.
Benot at al.,"The proposal of the European Hybrid
Spectrometer". Part. Ba Charged particle identification, Addendums of 26 July 1978 and 8 june 1979.
[7J
Rev.
of Mod.
Phys.
Vol 56, No 2, PART II, April 1984.
A.
100
DESCRIPCION DE TABLAS
TABLA 1. -
Va lores pulls
centrales
para
las
y
anchuras
can t i dad es
Vo en los ajustes
-
A , A
y
de
p, ). 0
K • s
las
distribuciones
Y '(' de
las
trazas
de de
101
TABLA 1
Valores centrales y las
A
cantidades
anchuras de las distribuciones de pulls para
p, ~
'f
y
de
las
trazas
del
v
0
en
los
ajustes
0
y Ks•
p
A. XMEAN
4' XRMS
XMEAN
XRMS
XMEAN
XRMS
Traza pos.
0.0485
1.0515 -0.0240 0.9480
0.1074
1.0829
Traza neg.
-0.4839
1.0288 -0.0895 0.7364
0.0658
0.9217
Traza pos.
-0.2816
1.0409 -0.1436 0.7470
-0.0290 0.9724
Traza neg.
-0.1491
1.1268 -0.0423 1.0481
0.0763
Traza pos.
-0.2108
1.0522 -0.0740 0.8847
-0.0408 1.0334
Traza neg.
-0.3130
1.0875 -0.0491 0.9138
0.1136
-
/\
-
/\
Ko
1.1197
s
1.0787
AJ
102
DESCRIPCION DE FIGURAS
Fig. 1 -
Diagrama de la cadena off-line de tratamiento de datos EHS.
Fig.
2 -
Distribuciones de masa efectiva de parejas de fotones detectados eni a)
IGD
b) FGD c) un fot6n en IGD y otro en FGD. Fig.
3 -
ISIS. a)
Distancias medias de deriva para la muestra. discutida en el texto.
b) Numero de medidas de ionizaci6n utilizados por traza para aquellas_ cinematicarnente identificadas. c)
Distribuci6n de la probabilidad d.e ionizaci6n.
Fig. 4 -
Rango de identificaci6n de kaones y protones.
F~g.
p,
5 -
~
y
f
reconstruidos para las traias del haz.
··\
Fig. 6 - Masa efectiva de los sisnemas y
(
(p
+ .
n ), (p n )
n+ n-).La 11nea continua se refiere a todos .
0
los sucesos. La parte rayada se refiere a los V 's con una unica hip6tesis Fig.
7 -
0
0
K respect1vamente). s
Distribuci6n de masas efectivas para unica hip6tesis
Fig. 8 -
(A, A
( /\ , f\ y K0
s
0
Pulls .para la hip6tesis K • s
v0 •s con una
respectfvamente).
£01
r-l
0
'
0
~
-<
-<
p
w 0
-
en
l.:111N301
LOT
( pDJ )
ch
s -·5!.::J ( pDJ )
zzoo·o
°X
·o
I
-
-
- 00'1
- OSE
- 009l
- OO'll
- OOZl
-osm
- 008
- OOl
- OSll
CJ>
- oooz
c:
n
B VI
- OOlZ - OS'TZ
-00'7Z
0
VI
...... 0 0 0
.
-
- ooez
- ooez - OOZE
- 00'1.,
- 058£
- 000'1
- OOS£
-009£
- 0Sl£
CJ>
c: n
B VI
0
VI
...... 0
0
0
- 008'7
-
- OOZ47
s9·ss£
66'66£
6Z'09£
OSl 00£ OS'l 009 OSl
CJ> c: n
B VI
0
VI
...... 0
OSOL
0 0 N
006
OOZl
B
< ......
n
05£1
4
0'09£
801
109
/\
1100 I-
440
-
400 ~ N
-
todas las hipotesis unicos
..
10001.. ~
360
N
U
u
I
•
9001-
>v
320
~ 0001-
ti
280
0
C!)
'l
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·l-
rr~~.,.,i--------TT"~----,....---~--__; r1
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LJ I
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Ll
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8171
V h
V
I
s Q)l
150
CAPITULO VI
SECCIONES EFICACES DE PRODUCCION DE 0
K,/\y/\
-S""------
VI.1.- Introducci6n.
En
este
calculo de
cap1tulo
las
describimos
secciones
eficaces
el de
procedimiento producci6n
de
extrafi'.as
tres hip6tesis,
las
0
K , /\ y A , la determinaci6n de s correspondientes correcciones aplicadas para cada las
usado
asi como su comparaci6n con los
en
el
part1cu-
perdidas una
datos
de
y
las
existentes
a otras energias.
Incluimos
a
continuaci6n
el
calculo
de
secciones
eficaces
topol6gicas y su comportamiento en funci6n de la multiplicidad.
Presentamos los resultados
concernientes al
calculo de
las
correspondientes secciones eficaces de producci6n difractiva. Por
ultimo
hacemos
una
comparaci6n
de
la
producci6n
de
particulas extrafias con la de particulas con encanto.
VI.2.- Secciones eficaces de producci6n inclusiva. VI.2.1.- Correcciones por perdidas y cortes.
El calculo de las secciones eficaces para
las
tres hip6te-
151
sis
seleccionadas
muestras
se
analizadas
raci6n. · Dicho
ha
en
calculo
realizado
los es ta
distintos
laboratorios
basado
la
ajustes cinematicos unicos a correcciones terior,
y
independientemente en
muestra
de de
la
las
colabo-
sucesos
con
los que se les ha aplicado diversas
(algunas de ellas ya mencionadas en el
otras,
para
aplicadas con el objeto
de
cap1tulo an-
asegurar
la
calidad
de la muestra) que pasamos a enumerars ,, . . . . visib. A.- Correcc1on por v1s1b1l1dad. Calculo de C •
Esta correcci6n tiene en cuenta las ·p&rdidas desintegraci6n de
los
ci6n
de
sucesos.
se _aplica
part1culas
Como ya
se
asignando
neutras,
describi6
a
la
en
la
de v&rtices
fase
de
anteriormente
muestra
un
peso
de
escrutinio
esta
correc-
medio ( WL)
cal-
culado en base al peso de visibilidads
1
wL
=
e
-Lo/L
correspondiente a cada visib. pues C = WL) ·
<
-
e
-L/L .
suceso.
La
,, B.- Corecc1on por corte en xF.
Puesto
que
la
mayor
parte
de
correcci6n por
visibilidad es
Cal cu 1 o d e C sim. •
las
part1culas
consideradas
con un alto momento longitudinal en el sistema laboratorio y por tanto
con
x~)
O
decaen
fundamentalmente
fuera
del
volumen
de
la Camara de burbujas, hemos seleccionado unicamente sucesos con 0 x (v ) < O. Por simetrl.a en las interacciones pp s6lo es neF . . . cesar10 ap 1 1car un f actor C s1m. = 2 a la muestra para corregir el hemisferio no visto.
152
c.-
Correcci6n
por
de
probabilidad
de
Calculo
ajuste.
cprob.
Los
sucesos
con
una probabilidad de excluidos
de
la
errores ajuste
muestra
subestimados
cinematico
menor
experimental.
dad supone eliminar el pico que dicha valores bajos de esta. (Capftulo v. . prob. g1da por el factor C = 1/0.98.
que
y
corresponden
que
Este
el
corte
2%
en
han
a
sido
probabili-
distribuci6n presenta para
Fig.10)
La muestra es
corre-
·" · ·· d a d • Ca' l cu 1 o de Camb · . D.- Correccion por am b 1gue Los cortes aplicados
distribuciones angulares (coseno del angulo entre la line a de vuelo del Vo y uno de los productos de desintegraci6n, en el sitema en reposo del Vo) con el
fin
de eliminar las
pftulo anterior, para camb. /\
tr es amb. = 2.00 y ch E. -
de
zonas
de ambiguedad,
descritos
factores de correcci6n . amb. hip6tesis consideradas 1 CK~
s upon en
las
en las
1 os
en
el
ca-
siguientes, 1.25,
=
= 1.60.
Correcciones a
los
cortes
por
error
de
medida.
Calculo
C Ap/p
Los
0
V 's
con
al
menos
sido tambien elimina¢ios corte
en
~
p/p ..S 20%.
de
El
una la
de
las
muestra.
factor
trazas Esta
mal
medidas
exclusion
de correcci6n se
han
supone
calcula
en
un
base
a la siguiente expresi6ns C AP I P
n° de sucesos antes de aplicar el corte =
n° de sucesos despues de aplicado
F.-
c
Correcci6n
por
modos
de
desintegraci6n.
Calculo
de
dee.
Usando la probabilidad del modo de
desintegraci6n estudia-
153
(Ko--+ n+ n - , /\---+ p n s /\ ___,, p I"\ ) , utilizaremos los siguientes factores de correcci6n 1 dee. dee. dee. CK 0 = 1/0.6861, CA = 1/0.642 y C A = 1/0.642. do -
para +
las
particulas
diferentes
$
Correcci6n
G.-
cint •
por
interacci6n
del
v0 .
debida
a
de
Calculo
. Existe
una
perdida
de
sucesos
0
/\p~X, /\p~X En efecto, la s 0 interacci6n v p puede escribirse en la formaa
bora tor io,
el
mv o
valor
su mas a,
*
mvo
medio
de
c ?..,
(p)
donde (p) es
procesos
probabilidad
Kp~X,
P.l. =
los
del
c 'f.o la
IL v
0
memento
de
los
longi tud
de
des in te graci6n
•
s
en
el
lae
IL
la lopgitud de interacci6n.
La longitud de interacci6n se define comoa
ducci6n
el para
leyes
de
proceso las
de
estas
de
calculo
particulas
comportamiento
particulas
de
las
0
K,Ay/\. s de la sec-
extrafias
en
fun-
ci6n de la multiplicidad.
0
VI.3.1.- Secciones eficaces topol6gicas de Ks, /\ y /\ • Como en el caso de cribimos tados
las secciones
el metodo utilizado en el
obtenidos
para
cada
una
de
eficaces
calculo, las
inclusivas,
asi
como
particulas
los
des-
resul-
extrafias
estu-
diadas.
Obtenemos (V
a
0
0
's
Ks' I\
secciones
A )
en
producci6n
de
v0
multiplicidad,
en
base
eficaces
funci6n
de
de
la
•s
la expresi6n siguientea
er n
n
las
representa
sos
0
con
V.
Nn (V
la
0
=
)
*
,N2-12(10)
topologia
encontrados
del en
.1O.85
(para
hipotesis
de
mas a
proton)
es del 88%. Por otra parte,
esta primera seleccion contiene
mos un fondo de sucesos correspondientes a tiva, que
~equiere
como vere-
producci6n no difrac-
dos diferentes correcciones:
+
i)- Contaminacion den rapidos.
Las sucesos
distribuciones 0
con
x(V )
<
de
0
x para
rnuestran
para las hipotesis de masa proton efecto es mas ferentes
las
trazas
un
cornportamiento
(Fig.10)
apreciable para valores
hip6tesis
de masa
de
influyen mas
primarias,
y pion x
en
diferente
(Fig.11).
0
hemisferio
dado
para
0
K una correcci6n s la definici6n de difracci6n elegida introduce un sesgo en
sucesos
introduciremos
que
hacia
s6lo
atras.
despreciable para los sucesos con/\ o/\ 0
sucesos con Ks dada De fractivos
las
los
hemos
Esta
tornado
correcci6n
con-
que
podria no serlo para
es los
. , su pro d uccion extremadamente central.
distribuciones
de
x
para
los
sucesos
unicos
deducimos que la perdida para estos ultimas es
den del 6.3%.
en
y
di-
del or-
168
VI. 4. 2. -
Calculo
de
secciones
eficaces
de
producci6n
di-
fractiva.
La ci6n
c omponente
inclusiva
di fracti va
para
las
de
la
s ecc i 6n 0
reacciones
e f i caz
de
+ x, /\ +
pp~Ks
produc-
x y /\ +
X puede expresarse comos
Ndi f (Vo) 0
(f'dif(V)
= Nincl(Vo)
donde
N
dif
impuesto
0
(V )
el
de
sucesos
eficaz
inclusiva factores
,
el
criterio
numero dientes
es
numero de
total (a-
de
* () inc . l (v
de
"suceso empleados
0 )
sucesos
*
Fp
que
el
F n+
*
Fh
quedan
difractivo", en
*
Nincl(V
calculo
de
una 0
la
)
es
vez el
secci6n
incl) y Fp, F n+ y F h son los corresponcorrecci6n mencionados, de val ores Fh = K
F 1 .. 136, 0.990, F n+ = p Ko introducimos a de mas s das hacia adelante.
0
'$I
A
0.706
=
y
correcci6n·
la
F
II.
p
=
0. 851.
mencionada
Los resultados obtenidos sons
0
()dif(Ks)
=
0.40 ± 0.06 mb.
CS-dif(A)
=
0.18 ± 0.05 mb.
er
=
0.017 ± 0.012 mb.
di f ( "
>
donde los errores son s6lamente estadisticos.
Para por
los
per di-
169
VI.5.- Comparaci6n
de
la producci6n
inclusiva
de
particulas
ex-
trafias con la producci6n de particulas encantadas.
Con objeto de obtener la supresi6n de a
la
producci6n
utilizaremos
de
extrafieza
los
resultados
producci6n de pares cc, -
+13
~(DD}=(l9_
de
Gev/c
360
respecto
interacciones pp, experimento EHS[ 4 J, de
otro
en
donde se encontrabas
) f'-b
5
a
encanto con
+15 () ( /\CD)=(l8_ ) 10
Y
f"b
la relaci6n
l:J)
(W\b)
( ""b)
2
0.26±0.06
0.09±0.05
---
4
0.63±0.10
0.45±0.10
0.033±0.020
6
1. 24±0 .13
0.60±0.12
0.067±0.030
8
1.97±0.17
0.72±0.14
0.089±0.034
10
1.86±0.16
0.92±0.15
0.100±0.038
12
1.02±0.12
0.56±0.12
---
) 10
---
---
0.141±0.100
>12
1.57±0.35
0.74±0.31
---
TOTAL
8.55±0.51
4.08±0.40
0.430±0.120
Topologia
er"' ( -;.. )
175
TABLA 3
TopologJ:a
ern~"el (fr ) (-\::.)
< \(s >
10
10.05±0.18
---
---
0.014±0.010
) 12
6.00±0.09
0.26±0.06
0.12±0.05
---
32.80±0.19
0.26±0~01
0.12±0.02
0.013±0.004
TOTAL
176
DESCRIPCION DE FIGURAS
Fig. 1 -
Ko para los s rollos utilizados. La 11nea discontinua indica el valor Secciones
de
ef icaces
de
produce ion
medio ponderado.
Fig.
2 -
Dependencia en s reacci6n pp-'>K~ +
Fig.
3 -
Secciones
de la secci6n eficaz inclusiva para
x.
eficaces
utilizados.
La
la
de
11nea
producci6n discontinua
de
/\ para
in di ca
el
los
rollos
valor
medio
ponderado. Fig.
4 -
Dependencia en s
de la secci6n eficaz
inclusiva para
la
reacci 6n pp _., /\ + X.
Fig. 5 -
Secciones
eficaces
utilizados.
L1;1.
de
11nea
producci6n dis continua
de A
para
los
rollos
indica
el
valor
medio
ponderado.
Fig.
6 -
Dependencia en s
de la secci6n eficaz inclusiva para
la
reacci 6n pp-') ~ + X.
Fig.
7 -
Secciones
topol6gicas
eficaces
0
Ks'
/\
y A
•
nch
es
el numero de part1culas cargadas en la producci6n.
Fig. 8 -
Numero en
funci6n
0
K , A y /\ por colisi6n inelastica s de s • Las 11neas son ajuste a los datos por
medio
de
encima de 100 Gev/c.
Fig.
9 -
Relaciones
lineales
entre
el
numero
el numero de part1culas negativas.
medio
de
0
V 's,
y
177
Fig.10 -
Distribuci6n
de
x para
la
traza
secundaria mas
rapida,
positiva e hibridizada, con hipotesis de masa proton. Fig.11 - Distribuci6n positiva linea
e
de
x
la
hibridizada,
continua
(1 -x ) 2.79
para
y
1
a
traza
con hipotesis
corresponde .
secundaria mas
.
dis continua
a
de
rapida,
masa pion.
ajuste
del
a
un
la
extrapolaci6n
La
tipo
para
x>
0.85. Fig.12 -
Distribucion
de
x
para
positiva e hibridizada, los
sucesos
ponde
a
un
la
traza
secundaria mas
con hip6tesis
r(pida,
de masa proton en
0
La linea continua correspp-+ Ks + x. ajuste del ti po ( l-x) 0·88 y la discontinua
a la extrapolaci6n para x> 0.85. Fig.13 -
Distribuci6n
de
x
para
la
traza
secundaria mas
positiva e hibridizada con hipotesis los a
un
sucesos · aJuste
pp~
de 1
A
+ X.
· tipo
extrapolacion para x
La
(1 -x
> 0. 85.
>1.
linea 29 y
de masa proton,
continua 1a
rapida, en
corresponde
d'iscontinua ·
a
1a
sz
oz
Sl
Ol
z
., q 9
"
l ______ J
1110
3
CT
------t-
9
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Zl
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0
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........
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N
pun1 ap 01apow -
xv-dd
l9c
268
1.0 0.9
t:J.
Este experimento
•
6 GeV/c pp
c
19 GeV/c pp
///. DeGrand y Miettinen
0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 p/\ 0 ... I T 1111 11
¥
I I III II II
I I I I;.
----I
I
I
-0.1
-0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 0
0.1
0.2
0.3 0.4
0.5 0.6
Ix" I Fig.- 25
0.7
0.8
0.9
1.0
9'l
z·L
O'l
.1.d
e·o
g·o
z·o
·o
----.---.--.--.----.....--.---..-~.....--.---..--...,.-~r---r-...,.--r---,--~o·L-
e·o-
g·o-
z·o-
-I "}O'J /.. UOSJap U\' ~ U3U!H3!~
/..
D
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D
'JI/\ 3f) z9 = !.A 'JI f\3f) ES
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1'0
PUOJf) 30 ~
D
'JI f\3f) 1Z
dd
dd
g·o
D
0
e·o
dd •
o~uawpadxa a~s3
v
-------------------------------..1 O'l
692
CAPITULO VIII
PRODUCCION INCLUSIVA DE RESONANCIAS EXTRANAS MESONICAS Y BARIONICAS.
271
CAPITULO VIII
PRODUCIONES INCLUSIVAS DE RESONANCIAS EXTRANAS MESONICAS Y BARIONICAS.
VIII.1.- Introducci6n.
Presentamos en este capitulo los las
inclusivas
producciones
resultados
K * 's
de
del estudio de
!. * 's,
Y
poniendo
un
mayor enfasis en las reacciones *+
PP--*K -(892)
para
las
CUaleS
I
+ X
+
y
pp-.Z:,-(1385) + X
la
estadistiCa
de
la
diSpOnible
permite
Un
analiSiS
extenso.
El
estudio
producci6n
resonante
es
importante
cuanto que nos proporciona informaci6n sobre el mecanismo de interacciones productos
fuertes.
primaries
importante
de
las
de
Estas la
resonancias
interacci6n,
partf culas
son
analizar
el
comportamiento
de
los
K*
que
y
una
0
extrafias
provienen de la desintegraci6n de aquellas.
las
predominantemente
mientras
neutras
en
Ks
/\
,
Por tanto,
Y
ademas
E.. * producidos,
mos tambien obtener cotas de producci6n indirecta
parte A
'
de
podre-
de particulas,
via desintegraci6n de estas resonancias.
En estos
ultimos
afios
la
jeto de estudios relativamente hadr6n.
En
las
refs.
[1-8)
se
producci6n frecuentes pueden
resonante
ha
sido ob-
en colisiones hadr6n--
encontrar
los
resultados
272
sobre producci6n resonante extrafia obtenidos en los perirnentos de interacciones pp realizados Un
resurnen
ref.
de
la
situaci6n
te6rica
y
a
diversos
diferentes
experimental
ex-
energias.
se
da
en
la
forrnai
en
el
[9]. El
apartado
capitulo 2
esta
organizado
explicarernos
para ambas reacciones.
el En
ci6n inclusiva
del
mes6n
carga,
de
la
calculo
topol6gicas
y
de
la
de
analisis
rnetodo
el
apartado eficaz
diferenciales.
La
total
e f i caces
di ferenciales
en y
sus
son
cornun
la produc-
dos
modes
secciones
relaci6n entre
rnesones pseudoescalares y vectoriales y el s ecciones
utilizado,
estudiaremos
K * ( 892)
vectorial
seci6n
3
siguiente
de
eficaces
la producci6n
comportamiento de
compara das
con
las
ci ones te6ricas de algunos modelos quark mencionados
de las
pre di c-
en el
capi-
tulo anterior.
En el apartado 3 se repite este mismo estudio para
la
re-
sonancia bari6nica I. (1385), tambien en sus dos modes de carga. En ciones
ambos
apartados
eficaces
de
incluiremos
producci6n
de
una
estimaci6n
resonancias
de
de
mas
las
al ta
secmas a,
como K * (1430) yl:,(1915).
VIII.2.- Metodo de analisis. Extraemos
la
producci6n
resonante
*+
K -
+
y I:. -
a
partir
las distribuciones de masas efectivas de sus dos modes tegraci6n observados, K~tl y Utilizamos 482
/\ 's
con
pertenecientes vinientes
del
en
este
xF
>
a
sucesos
0
vertice
y
desin-
Ar'\± respectivamente.
estudio
una
probabilidad
de
de
de
totalmente
de
muestra ajuste
de
K 's y s cinematico ) 2%,
reconstruidos
interacci6n
0
894
y
piones
con pl ( 30GeV/c.
El
procorte
273
en
el memento
el
hecho
de
de
longitudinal +
que
desintegraciones
ademas
eliminar
conjunto de ticulas
trazas
de
protones
positivas
de
Por
piones,
deben
para
las
pueden
Esto
adelante
cargadas.
sucesos
cuyas
provenir
nos
permite
existentes
otra
parte,
en
las
el
par-
es tar
correctamente
posibles
combinaciones
conocida,
en
con una
cos a
totalmente
recontruidos,
nos
trazas primarias han sido medidas
reconstruidas
tener una muestra bi en
no
L. ( 1385).
6
justificado por
A p/p ( 20%.
aquellos
pacialmente
esta
superior
hacia
utilizadas,
Cuando requerimos a
piones
impulsi6n
forma que rechazamos
aquellas con
ferimos
estos
K * (892)
de
los
cargadas
medidas,
con
t'"\ -
de
que
su
totalidad.
Con
ello
composici6n topol6gica habra
de
permitirnos
espacio de fase bajo la sefial resonante
y
es-
pretendemos
(multiplicidad)
estudiar
de
re-
la
el
fondo
forma mas
exac-
ta posible.
Asi K
0
s de
,
y
por
/\
v
0
pues debe
,
s ino un
pesarse
tambien
peso,
exigencia
de
combinaci6n
cada
no
por
s6lo
las
por
per di das
los
el
requerir una reconstruci6n total nos sucesos
es mayor. de
la
La
del suceso.
En efecto,
cada vez mas
altos
antes
y
despues
caso
de
las
perdidas
multiplicidad 14
servaci6n
de
correcciones
hace
medida
del corte.
ejemplo que si para una topologia final
a
como habria
la o
Fig.! pesos
son
que
un
10%
un
35%
construir
topologia
Wtop
de
la a
pesos
.6 p/p,
debidas sera de
la
a
la
funci6n
esperarse,
multiplicidad
sucesos
Puede
de 6 particulas
alcanzamos
permite por
de
en
=
descartar porcenta-
Fig.! muestra la distribuci6n de
topologia,
estado
corte
, que. tenga en cu en ta per di das op "suceso totalmente reconstruido", que
topologia
de
al
wt
la
Vo
con
correspondientes
de bi das
de
j es
n-+
Vo
mas a
de
los de
en
funci6n
apreciarse por cargadas en sucesos,
perdidas.
siguiente asignar
a
en La
el ob-
tabla cada
el
de
com-
274
binaci6n v
0
n±
Topologl:a
wtop
4
2
6
duce
en
de
en que una traza
un peso que
dentemente
12
>12
1. 04 1. 07 1.11 1.17 1. 21 1. 27 1. 74
La correcci6n que ha binaciones
10
8
es
ha
funci6n
de
del
introducirse
cargada tenga calcularse
signo
de
al
eliminar
un
traza
com-
se
tra-
que
evi-
Ap/p ) 2 0%
suceso a
la
las
suceso,
(hay
mas
positivas
'que negativas) y que viene dado pars
Numero de trazas con p /A•~) ~'il
66c
z·z
zllA•D
(.u.)I)
W
.,.1
0·1
0
'· I \ .i
\ I
\; \j
ooz
Oi (")
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3
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1.8
2.2
302
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(892)+X
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PP- K.- (892)+X ( Este experimento)
0.01 10
100 PLab (Ge VI c) Fig.- 5
1000
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- exp(-3.0pr2)ajuste a K*+ ---exp(-2.2pT2)ajuste a K•-
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0.1 ~ 0.2 I
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I
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I
I
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1.4
py 2 (GeV/cl2 Fig.-10
Fig.-11
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c pp • pp -
r• (1385)+X r• (1385)+X ( Este experimento) r- (1385)+X r- (1385)+X (Este experimento)
0.01-------------1000 100 10 PLab (Ge VI c) Fig.-14
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3 O"
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-l-419+lpun1 ap 01apor4 ( S9£l) -:I • ( S8£l) +:I •
ns
312
• /\ inclusivos • /\ producidos via desintegraci6n de 1385)
r:t (
-
exp (-2.3 Pr 2) ajuste a las /\ indirectas
10 i:::.-4.--
+
-
N
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...... >cu (!)
+
...... .Q
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"'CJ Q. "'CJ
0.10
0..4
0.8
1.6
1.2
PT 2 ( GeV I c)
Fig. -17
2
2.0
Ix I
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++
~1a. ~q
3
++ + + +
er
01
pun1 •P OJwPOv-4 -
( 58£1) +I •P u91~0J6aiu1s•p OJA sop1.::>np0Jd SOA!Sn)~U!
v• V
Y
SIS
61-·61::1
z( :> I A•£> ) z1d 7·z o·z 9·1 z·1 e·o 7·0 o ,-----..--..---.---.---..---.---.---...---..---.---.-----i LO'O
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-
0. "'C
0.
~q
3
CT
Q
-C'1I
<
0
N
-lo •isnfo (z 1ds·o-) dx•--+l D •lsnfo (z 1d7·1-) dx• (S8£ll-l• (59£1) +l.
171£
S:!INOISil'I:JNO:J
XI O'IiliLidV:J
316
CAPITULO IX
CONCLUSIONES.
Se
han
inclusivas pp a
estudiado
de
particulas
GeV/c
360
en
el
y
presente
resonancias
trabajo
las
extrai'ias
en
producciones interacciones
de memento incidente en un experirnento
pean Hybrid Spectrometer)
equipado
con
una
carnara
de
EHS
(Euro-
burbujas
de
ciclo rapido (RCBC) rellena de hidr6geno, encontrandose'
1)-
secciones
Las
eficaces
- son
de
producci6n
inclusiva
de
K0 s
,
/\
A
y
cs-
0
(Ks) = 8.55 ± 0.51 rnb
er di f < " 5)-
Se
han
comparado
las
>
=
0.40 ± 0.06 mb
=
0.18 ± 0.05 mb
=
0.17 ± 0.12 mb
producciones
inclusivas
de
particulas
extranas con las de encantadas, obteniendosei
+ 0.0009
O" (DD) "3'(KK)
como
factor
0.0013 -
0.0001
de supresi6n del
encanto con
respecto a
la
ex-
trafieza.
6)-
Se
han
estudiado
los
espectros
inclusivos
encontrandose los siguientes hechos relevantesi
de
0
K,/\y/\ s
318
0
Referente al K s
i )
La una
secci6n
eficaz
producci6n
invariante
2E*/nVs
fundamentalmente
d