Sparation des particules

Sur la gure 5.29 on dtermine un seuil de photo-lectrons au dessus duquel les particules seront identies comme des pions. Le taux de vrais pions en dessous du seuil choisi est alors l'inecacit d'identicationP( !p). Tandis que le nombre de protons au dessus du seuil donne le taux de contaminationP(p!).

La gure 5.30 prsente les courbes P( ! p) et P(p ! ) en pourcent, en fonction du seuil en photo-lectrons appliqu, pour l'arogel de bas indice avec les prototypes 2 couches, nemesh et HPD. La gure 5.31 montre les rsultats pour l'arogel d'indice n=1.012 avec le prototype 4 couches  gauche et pour l'arogel de haut indice n=1.055 avec le prototype HPD. Les direntes courbes correspondent  des nombres moyens de photo-lectrons dtects dirents, pour des particules au dessus du seuil. Le nombre moyen de photo-lectrons dtects dpendant de la position du faisceau selon y.

Pour faire une valuation de la sparation entre particules au dessus et au dessous du seuil on prend comme seuil le point d'intersection entre les courbes de contami-nation et d'inecacit. Pour une moyenne de 10 photo-lectrons dtects pour les particules au dessus du seuil on obtient les rsultats suivants :

Indice Contamination (%) Ecacit (%) Sparation ()

n=1.055 2.5 97.5 4.5

5.8. Conclusion 101 1 10 10² 10³ 0 5 10 15 20 25 30 35 Nombre de pe

Evenements ^{Protons Pions}

Piedestal 0 10 20 30 40 50 60 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Nombre de pe Evenements Pions - Npe=13.4 Protons - Npe=0.86

Figure 5.29: En bas, distributions du nombre de photo-lectrons dtects, pour des particules en dessous (protons) et au dessus (pions) du seuil Tcherenkov dans l'arogel d'indice 1.008 lu par des nemesh. En haut, mme distributions avec une chelle logarithmique, la distribution du pidestal est alors elle aussi reprsente. Les pions et les protons ont ts identis l'aide des Tcherenkov gaz C1 et C2.

Les sparation des 3 prototypes taient comparables. Pour les deux indices d'arogel nous obtenions une sparation suprieure  3 carts type gaussiens, quel que soit la position du faisceau en y.

5.8 Conclusion

Lors de ces tapes de recherche et de dveloppement sur ce dtecteur nous avons tudi les qualits de dirents arogels, utilis de nouveaux types de photo-dtecteurs, dtermin les meilleurs revtements pour les parois des cellules et les

102 Chapitre 5. tude du Compteur Tcherenkov  Arogel (ATC) guides de lumire, et test l'utilisation d'un dcaleur de longueur d'onde. Toutes ces tudes ont dmontr la faisabilit d'un compteur Tcherenkov  seuil en arogel pour sparer les pions des kaons  3 carts types gaussiens pour des impulsions entre 0.5 et 4.3 GeV/c.

Le programme de simulation ralis nous a permis de mieux comprendre la collec-tion de lumire dans le dtecteur. Les simulacollec-tions ont montr un bon accord avec les donnes. Mme si sur certains paramtres des mesures prcises seraient ncessaires, il peut tre utilis pour raliser des prdictions pour des dtecteurs du mme type.

A cause des changements survenus dans la disposition des aimants autour du point d'interaction de l'acclrateur PEP-II, l'acceptance angulaire du dtecteur de vertex a t rduite de 50 mr. Sur ces 50 mr en moins, les traces ne sont donc plus reconstruites et la surface utilisable de l'ATC se retrouve rduite d'un facteur 2. Pour ces raisons la collaborationBaBar a d$ renoncer  l'installation du compteur Tcherenkov  seuil en arogel.

Ce dveloppement de l'arogel ainsi que la simulation ont t repris et pour-suivis par l'exprience AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) 70,71], qui s'est dot d'un compteur Tcherenkov  seuil en arogel mais avec une gomtrie et des photo-dtecteurs dirents.

L'exprience BELLE (au KEK) 72], concurrente deBaBar, a quant  elle adopt un compteur Tcherenkov  seuil en arogel lu par des nemesh de 3+ de diamtre, comme systme d'identication des particules principal.

5.8. Conclusion 103 0 5 10 15 20 25 30 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Seuil (pe) Contamination / Inefficacite (%) Contamination en protons Inefficacite en pions (c) (a) (b) (d) <Pe>=10.0 <Pe>=13.4 indice n=1.008 <Pe> = 6.9 <Pe> = 7.5 _{<Pe> = 8.6} <Pe> = 5.2 indice n=1.008

Figure 5.30: P( ! p) et P(p ! ) en fonction du seuil en photo-lectrons pour le prototype 2 couches, nemesh gauche et HPD droite, avec l'arogel de bas indice (n=1.008). Les direntes courbes correspondent des congurations avec des nombres dirents de photo-lectrons dtects pour des particules  =1. Pour le prototype HPD le nombre de photo-lectrons correspond la somme des photo-lectrons dtects dans les deux HPD. 0 2 4 6 Threshold, Npe 0 10 20 30 40 Inef ficien cy and contamination, % Npe=11.4 Npe=7.8

Figure 5.31: P( ! P) et P(P ! ) en fonction du seuil en photo-lectrons pour le prototype 4 couches nemesh avec l'arogel de bas indice (n=1.012) gauche, et 2 couches HPD avec l'arogel de haut indice (n=1.055) droite. Les direntes courbes correspondent des congurations avec des nombres dirents de photo-lectrons dtects pour des particules  =1.

105

Partie III

Etude du canal

B
! J=K 0 s

107

Chapitre 6

Les Outils d'Analyse

Le but de cette analyse est d'valuer les possibilits de mesure du paramtre de violation de CP avec le dtecteur BaBar, dans le canal B0

!J=K0

S.

L'exprience BaBar est en cours d'installation, l'analyse prsente ici est donc ralise  partir d'vnements simuls. Les vnements sont produits  l'aide de g-nrateurs d'vnements puis reconstruits en simulant la rponse du dtecteur aux particules qui le traversent. L'analyse est ensuite ralise  l'aide des outils mis au point par la collaboration BaBar. Pour l'tude du canal B0

! J=K0

S les outils d'analyse fondamentaux que nous avons utiliss taient, un programme de recons-truction des vertex de dsintgration, pour identier J= et K0

S, et un programme d'tiquetage de la saveur des msons B.

6.1 Les gnrateurs d'vnements

Dans l'exprience BaBar les vnements hadroniques seront produits  partir d'une raction de dsintgration e+e;

!(4S) oue+e;

!qq avec q=u d s c. Ces ractions ont des taux de branchement assez bien connus, la simulation se fait donc en partant soit du (4S) soit d'une paireqq. Pour les vnements qq, la gnration des quarks et des gluons puis l'hadronisation est gre par les programmes PYTHIA-5.7 et JETSET-7.4 73]. La simulation de la dsintgration des msons B quant  elle ncessite des programmes de gnrations spciques, regroups dans le gnrateur EvtGen 74]. Les caractristiques des gnrateurs utiliss sont les suivantes :



Pythia et Jetset :

Ces programmes simulent les phnomnes d'interaction

forte, la gnration des quarks et des gluons ( l'aide de la QCD perturbative) et l'hadronisation (d'aprs les connaissances phnomnologiques). La dsint-gration des particules cres est simule par une mthode de tirage alatoire Monte-Carlo. Ces programmes permettent de simuler les dsintgrations des msonsB, mais pas de manire susamment prcise. Tout d'abord, par dfaut ces programmes n'incluent pas les phnomnes de violation de CP. Elle est donc

108 Chapitre 6. Les Outils d'Analyse implmente dans des routines supplmentaires aprs dsintgration des msons

B, mais tous les canaux de violation de CP ne sont pas reconnus. Ensuite les corrlations entre les particules mises ne sont pas toutes prises en compte. En particulier dans le cas de canaux de violation de CP o le B0 se dsintgre en deux particules vectorielles, comme c'est le cas pour les canaux B0

!J=K0,

B0

!DD, les corrlations angulaires ne sont pas simules.

En eet, dans ces cas l, le moment cintique des particules dans l'tat nal peut prendre plusieurs valeurs, ces modes de dsintgrations sont alors des su-perposition d'tats propres de CP +1 et -1. Il faut alors pouvoir dterminer la quantit d'tats propres +1 et -1 pour pouvoir extraire les paramtres de la violation de CP. Ceci peut tre fait par une tude des distributions angulaires des vnements en fonction du moment angulaire des particules.



EvtGen :

EvtGen ore plusieurs modles dtaills permettant de simuler

les phnomnes de la physique des B. En particulier, les dsintgration semi-leptoniques et la violation de CP. La violation de CP est prise en compte dans la dsintgration des msonsB. Les distributions angulaires sont gnres cor-rectement en prenant en compte les corrlations entre les particules produites. Direntes routines permettent de grer la dsintgration de particules vecteurs ou scalaires en plusieurs particules vecteurs et/ou scalaires.

Pour la gnration du continuumqq et les dsintgrations gnriques des msons

B, EvtGen est interfac avec le programme JETSET.

Dans l'analyse qui va suivre nous utiliserons EvtGen pour toutes les dsintgra-tions des msons B et JETSET pour gnrer le continuum.

Dans le document Etude de la violation de CP dans le canal B0 -> J/Psi K0s et développement d'un compteur Tcherenkov à aerogel (Page 103-111)