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研究生： 高世權
Shin-Chuan Kao
論文名稱： 雙光子碰撞產生質子反質子對的研究
Proton antiproton production via two photon collisions
指導教授： 陳鎰鋒
Augustine E. Chen
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
畢業學年度： 90
語文別： 中文
論文頁數： 70
中文關鍵詞： 雙光子 、重子對生成 、質子 、反質子 、微擾的量子色動力學 、量子色動力學
外文關鍵詞： two photon, baryon pair production, proton, anti-proton, pQCD, QCD
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    • 本論文測量雙光子碰撞中產生質子反質子對的截面積，其中雙光子質心能量介於2.0 Gev 至4.0 Gev，質子動量與電子束的夾角θ*在 | cosθ* | < 0.7範圍之內。本論文數據來自2000年至2001年間，在日本KEK加速器之BELLE實驗中 事件，其總亮度為32.6 fb-1。
    　　本論文利用Monte-Carlo事件模擬及Likelihood的方法找出挑選質子與反質子對的的最佳分析方法，其結果可完全排除背景事件的影響，保證以此方法分析BELLE實驗數據可得到不包含任何背景事件的質子反質子對事件。此外，本論文分析所用的數據量二十倍於過去的實驗，所以能有更寬廣的不變質量範圍，對於粒子生成的機制能進行更精確的檢驗。
    利用本論文分析結果檢驗過去利用微擾的量子色動力學對粒子生成機制描述的理論，可確定在雙光子質心能量大於2.5 Gev 的區域中，質子與反質子生成的截面積與不變質量的-12次方成正比。此外，中研院李湘楠教授最新相關理論，QCD sum rule，對重子對生成機制的描述除了在雙光子質心能量大於2.5 Gev區域符合微擾的量子色動力學的理論預測外，其在非微擾的區域中(W < 2.5 Gev)亦可描述重子對生成機制的變化，其理論曲線並與本實驗結果相符合。

    The cross-section of the gamma gamma->p-pbar reaction , integrated over a c.m. angular region of | cosθ* | < 0.7, is measured at two photon c.m. energy (Wγγ) between 2.0 and 4.0 GeV, . The results are obtained by using events selected from an integrated luminosity of 32.6 fb-1 of the data taken by the BELLE detector.
    With the help of Monte-Carlo simulation and the application of likelihood method , a powerful proton identification method is developed. After applying the proton identification , the background events are rejected and their effect can be neglected. In addition , the amount of data is twenty times larger than that of CLEO and VENUS , It can thus give better statistics for baryon pair production , in particular at low Wγγ(< 2.2 GeV) and high Wγγ( > 2.8 Gev ) region.
    The measured cross-section at Wγγ > 2.5 GeV region is dominated by W-12 term based on the conventional pQCD prediction. The prediction at Wγγ < 2.5 GeV by a newer model , the QCD sum rule , is in agreement with the result of BELLE experiment.

    第一章簡介 1.1 正負電子對撞中的雙光子反應............. 1 1.2 雙光子反應中的重子對生成................ 3 第二章理論計算 2.1 雙光子動力學................... 5 2.2 截面積的計算................... 7 第三章KEK 和BELLE 探測器 3.1 KEK 加速器簡介.................. 9 3.2 矽頂點探測器.................. 10 3.3 中央漂移室................... 12 3.4 Aerogl Cherenkov 計數器............ 12 3.5 飛時計數器................... 14 3.5 電磁量能器................... 14 第四章帶電粒子的辨認方法 4.1 Monte Carlo 模擬................ 16 4.2 帶電粒子的能量損失............... 17 4.3 帶電粒子的飛行時間............... 20 4.4 Cherenkov 輻射................. 23 4.5 能量與動量的比值................ 25 第五章數據分析 5.1 事件的選擇................... 29 5.2 質子反質子對的挑選............... 32 5.3 背景事件的分析................. 35 5.4 碰撞原點時間誤判的修正............. 37 5.5 探測器的效率分析................ 47 5.6 結果分析.................... 51 5.7 結論...................... 60 參考文獻...................... 70

    1. CLEO Collab., M.Artuso et al., Phys. Rev. D 50(1994)
    5484
    2. VENUS Collab., H.Hamasaki et al., Phys. Lett. B407(1997)
    185
    3. S.J. Brodsky and G.P. Lepage , Phys. Rev. D22 (1980)
    2157
    4. M. Anselmino et al., Rev. Mod. Phys.65 No.4 (1993)
    5. S.J. Brodsky and G.R. Farra Phys. Rev. D11 (1975) 1309
    6. S.J. Brodsky and G.R. Farra Phys. Rev. Lett.31 (1973)
    1153
    7. M.A.Shifman,A.I.Vainshtein and V.I.Zakharov,Nucl. Phys.
    B147 (1979) 385,448,519.
    8. C.Coriano,A.Radyushkin and G.Sterman,Nucl. Phys. B405
    (1993) 481.
    9. C.Coriano and H.N.Li,Phys.Lett.B324 (1994) 98.
    10. BELLE Collab.,NIM A479 (2002) 117-232.
    11. Fernand M.Renard ,Basics of Electron Positron
    Collisions.
    12. John David Jackson, Classical Electrondynamics.

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