事象選別

本解析は、1999^年10^月から2001^年7月までに収集された積分ルミノシティ

29.4fb^;1のデータを用いた。これは31:310^6個のBB事象の生成に対応する。

3.2.1 B

B事象の選別

J=粒子を含む崩壊過程の再構成のためにハド ロン事象は次のような条件よ り選ばれる。  

ビーム軸に最も近いところで、^jr^j<2:0cm^、jz^j<4:0cm

xy平面に投影した運動量が0.1GeV/c^以上

この2つの条件を満たす飛跡が3本以上あり、この飛跡がECL^{につくるシャ}

ワーのエネルギーは0.1GeV^{以上とする。さらに、}

0:1E < E^ECL <0:8E P+E^ECL >0:2E

jP^z+E^{zECL j}<0:5E

ここでE^ECL :全シャワーのエネルギー、P:^{全飛跡の運動量、}E:^{全重心系エネ}

ルギーである。以上の条件をすべて満たす事象をハド ロン事象とした。モンテ カルロシュミュレーションによると上の条件で選別されたハド ロン事象の99%

以上がBB^事象とJ=粒子を含んだ事象となっている。

3.2.2 荷電中間子と荷電^K中間子の識別

Belle^{検出器では荷電中間子と荷電}K^{中間子の識別は、}CDC^、TOF^、ACC

の3つの検出器の情報を組み合わせて行う。すなわち、CDC^{でのエネルギー}

損失(dE/dx)^、TOF^{での飛行時間、}ACC^{での光電子数}(N^pe)^{の情報の組み合}

30 3 B J=

わせであり、識別可能な運動量領域はそれぞれ0.8GeV/c ^以下、1.2GeV/c^以

下、1.23.5GeV/c^{となっている。以上}3つの検出器の情報から粒子同定確率

(Likelihoodratio)^、Prob(i:j)^は、

Prob(i:j) = Pⁱ Pⁱ+P^j

のように定義される。ここでi^{は選別したい粒子、}j^はbackground^{の粒子で、}

eKp^{のいずれかで、}P^i、P^jはi^、j^{それぞれの粒子の}Likelihood^である。

Prob(i:j)^は粒子iと測定される確率のようなものであり、Prob(i:j)^の区間

は0,1]、ど ちらの粒子かわからない場合はProb(i:j) = 0:5^となる。P^iは3^つ

の検出器の情報から求めた確率の積で、

Pⁱ =P^idE=dxP^iTOF P^iACC

となっている。

3.2.3 電子識別

電子識別はJ=^!e⁺ e^;の再構成のために必要であるが 、この他にもavor tagging^やb^!c(u)e 崩壊に関する解析などにとっても非常に重要である。電 子の識別には次の6^{つの観測量を用いる。}

1. ECL^{における、}clusterの位置と外挿した飛跡の位置とのMatching 2. ECL^{で測定された}cluster^{のエネルギー}E^とCDC^{で測定された荷電粒子}

の飛跡の運動量p^との比

3. ECL^でのshower^の形状(E9/E25) 4. CDC^によるdE/dx

5. ACCによるチェレンコフ光の収量

6. TOFで測定される粒子の飛行時間

(1) Matching

電子識別において最も重要なのはmatching^、つまりE/p^{の正し い値を得}

るために、ECLでのシャワーの位置と飛跡がECL^{と交わる位置との正し}

い組み合わせを見つけることである。ハド ロンよりも電子の方がECL^で

の位置分解能が良いので、電子の方がmatching^{の質が高くなる。図}3:3^は ECLでのシャワーの位置と外挿した飛跡の位置の^{、の差を、と}

して、電子と荷電^{について示している。}

電子を識別するために^{とを用いて}matching ^を

2

2+

2

と定義する。ここで^{は電子の、分布を}Gaussian^でt^{して得られ}

る^{である。電子と荷電中間子の 2分布を図}3:4^{に示した。それぞれの}

飛跡について 、最小の ²をもつシャワーをmatch^{したシャワーと定義す}

る。さらに ²はE/p^やE9/E25を算出するためにも用いられる。もし ² が50以下ならば 、その飛跡はシャワーを形成しなかったと見なし 、この場 合ECLの情報は電子識別に用いられない。

(2) E/p

電子がECLに生成するシャワーのエネルギーE^{は、電子の運動量}P^とほぼ

等しい(Ep)。これに対してハド ロンの場合は、ECL^{に生成するシャワー}

のエネルギーは粒子の運動量よりも小さくなる(E < p)^{。したがって}E/p

が1に近いものは電子である確率が高い。図3:5^{は電子と中間子の}E/p

分布である。運動量領域は実験室系の運動量で0:53:0²GeV/c^となって

いる。この分布から電子とハド ロン（ 又は粒子）の区別が容易にできる。

図3:6は実験室系での運動量とE/pの分布である。これから特に運動量が 高い領域で電子とハド ロンが良く分離できることがわかる。

(3) shower^の形状

電磁シャワーとハド ロンシャワーとでは縦横両方向で異なった形状をする ので、この違いから電子とハド ロンを区別することができる。まず横方向の

showerの形状を比較するために、E9/E25^{を定義する。ここで}E9^は33^、 E25^は55の結晶で検出されたエネルギーである。3:7^{に電子と中間子の} E9/E25^{を示した。}3:7^{からわかるように 、}中間子は電子よりも低い領域 を占める割合が多い。これはradiation length^とnuclear interaction length

の違いのために、電磁シャワーはハド ロンシャワーよりも速く生成するか らだ。さらに^{中間子の分布の}E9/E25=1付近の鋭いピークは 、nuclear interaction^をせずにECL^{を突きぬける中間子に相当する。}

(4) dE/dx

CDC^{でのエネルギー損失は}dE/dx^{として測定される。}dE/dx^{で電子とハ}

ド ロンを効果的に選別することができる。3:8^{は電子と中間子の}dE/dx

分布である。

32 3 B J=

図3.3: ^{上段：電子と中間子の分布下段：電子と中間子の分布}

図3.4: ^{電子と荷電中間子の 2分布}

図3.5: ^{電子と中間子の}E/p^分布

図3.6: ^{実験室系での運動量と}E/p^の分布

34 3 B J=

図3.7: ^{電子と中間子の}E9/E25^分布

図3.8: ^{電子と中間子の}dE/dx^分布

3.2.4 粒子識別

^{粒子識別には 、}CDC^、SVD^、KLMの情報を用いる。荷電粒子の飛跡は 、

CDC^{から出た位置と}KLMに入った位置から外挿して再構成し 、その飛跡がハ ド ロンであるか粒子であるか識別するために次の二つの量を用いる。

R : 飛跡が貫いたレ イヤーの数の測定値と期待値との差

2 : RPCまで外挿した飛跡と実際にKLMで観測された点との偏差

R^{と 2}はほとんど 独立なので確率密度は

p(R ²) =p¹(R)p²( ²)

となる。