Адронизация и отклик детектора

Представляется интересным рассмотреть более подробно возможность регистрации Хиггс бозона на LEPII с учетом фрагментации b-кварков и реалистичных параметров детектора.

С этой целью мы использовали возможность включения внешнего процесса в пакет Pythia5.7/Jetset7.4 [34]. Для каждого события, сгенеренного пакетом CompHEP на партонном уровне, шесть четырех-импульсов начальных и конечных частиц и полное сечение передается в Pythia/Jetset в качестве входных параметров. Далее Jetset моделирует фрагментацию b-кварков и, используя модель типичного детектора, проводит выделение струй на основе конусного алгоритма. Была использована независимая модель фрагментации. Моделирование детектора осуществлялось с помощью стандартной JETSET процедуры LUCELL.

Все пространство детектора, доступное для регистрации частиц, было поделено на ячейки адронного калориметра. Мы использовали 64$\times$80 ячеек ( $\varphi_0 \times \eta$, где $\eta=-ln(tg( \vartheta/2))$) и $-4 \leq \eta \leq 4$. Мы ввели калориметрическое разрешение и размытие по энергии в каждой ячейке калориметра. Последнее, как обычно, определялось гауссовским распределением со стандартным отклонением 0.5* $\sqrt{E_{T\; cell}}$ и с обрезанием $0 \leq E_{T\; smeared} \leq 2*E_{T\; true}$. Гранулярность детектора определялась как 0.1$\times$0.1. Регистрируемую энергию в ячейке детектора можно представить в виде

$$(p_x,p_y,p_z,E,m)_{cell}= E_{T\;cell}*(cos\varphi,sin\varphi,sinh\eta,cosh\eta,p^2/E_{T\;cell})$$

На следующем шаге проводилась процедура выделения струй от b-кварков. Все сработавшие ячейки детектора с зарегистрированной энергией более $E_{T\; cell\; min} >5$ ГэВ рассматривались как инициаторы струй. Энергия в ячейках, близких к ячейке-инициализатору, суммировалась в конусе ( $\varphi, \eta$) с угловым радиусом $\Delta R=\sqrt{\Delta \varphi^2+ \Delta \eta^2}=$0.5 и рассматривалась как энергия адронного кластера. Если энергия кластера была выше $E_{T \; min}=15$ ГэВ, кластер идентифицировался как струя.

На рисунках 5.4 - 5.9 представлены распределения по инвариантной массе $b\bar b$ на партонном уровне (верхний рисунок) и распределение по инвариантной массе двух струй после фрагментации и моделирования детектора (нижний рисунок). На рисунках 5.4 - 5.6 видно, что при энергии $\sqrt{s}=$ 175 ГэВ пик от Хиггс бозона практически не имеет фона ($m_H+m_Z >$ 175 ГэВ). Даже в случае перекрытия пика от $H$ и $Z$ при $m_H=m_Z$ (наиболее сложная ситуация для выделения сигнала в механизме излучения [97]) фон практически отсутствует. При энергии выше порога $2m_Z$, $\sqrt{s}=$ 205 ГэВ (Рисунки 5.7 - 5.9), виден резонансный фон и пик от Хиггс бозона.

Figure: Инвариантная масса пары $b\bar b$ для полного процесса $e^+ e^- \rightarrow \nu_e \bar \nu_e b \bar b$: партонный уровень (верхний рисунок) и после моделирования фрагментации и отклика детектора (нижний рисунок). $M_H = 85$ ГэВ, $\sqrt {s}=175$ ГэВ.

=6.5cm =11cm

Figure: Инвариантная масса пары $b\bar b$ для полного процесса $e^+ e^- \rightarrow \nu_e \bar \nu_e b \bar b$: партонный уровень (верхний рисунок) и после моделирования фрагментации и отклика детектора (нижний рисунок). $M_H = 90$ ГэВ, $\sqrt {s}=175$ ГэВ.

=6.5cm =11cm