16、高能物理实验中的次级顶点重建与LHC实验方法

高能物理实验中的次级顶点重建与LHC实验方法

在高能物理实验中，次级顶点重建是一项至关重要的技术，它对于理解粒子的衰变过程、验证物理模型以及校准实验设备都具有重要意义。下面将详细介绍不同类型粒子衰变的次级顶点重建方法，以及大型强子对撞机（LHC）上几个重要实验的轨道和顶点重建策略。

1. 短寿命粒子的衰变

短寿命粒子是指在进入最内层跟踪设备第一层之前就发生衰变的粒子，包括B（美夸克）和D（粲夸克）强子以及τ轻子等，它们在衰变前的飞行距离不超过几毫米。
成功进行次级顶点重建的关键在于精确了解初级顶点，并正确选择衰变产物的轨道。为确保初级顶点不被次级轨道、假轨道或堆集轨道污染，拟合过程必须稳健。可以通过去除异常值，或者一开始就采用稳健的拟合算法。如果有关于束流斑的先验信息，应将其纳入初级顶点拟合中。从初级顶点移除或作为异常值降权处理的轨道，按定义就是次级轨道的候选者。

次级轨道的选择取决于分析的物理目标。如果考虑特定的衰变通道，可以根据运动学标准选择轨道，例如其类型、电荷和动量。此外，轨道在横向平面上与初级顶点的距离（即横向撞击参数(d_0)）可用于验证所选轨道是否并非在初级顶点产生。由于(d_0)的不确定性取决于轨道的角度和动量，因此测试基于标准化撞击参数(s_0 = d_0 / σ[d_0])，也称为撞击参数的显著性。

次级轨道也可以仅通过其撞击参数来选择。为此，给轨道的撞击参数赋予一个符号，如果轨道在初级顶点下游与衰变强子或τ轻子的轨迹相交，则该符号为正。由于在次级顶点拟合之前轨迹是未知的，因此用衰变粒子所在喷注的喷注轴来近似。只有符号为正的轨道才是次级轨道的候选者。

次级轨道撞击参数中包含的信息可以通过考虑其与横向投影中轨道方