18、粒子物理实验中的模式识别、跟踪与顶点重建技术

粒子物理实验中的模式识别、跟踪与顶点重建技术

1. 关键实验与概念概述

在粒子物理实验领域，Belle II 和 CBM 是两个重要的实验项目。Belle II 是 SuperKEKB 对撞机上的实验，而 CBM 是未来在 FAIR 进行的压缩重子物质实验。

在实验过程中，事件重建是核心环节，它包含了物理对象重建、轨道重建和顶点重建等部分。轨道重建又分为全局和局部重建，同时还涉及触发和数据采集。顶点重建则包括初级顶点、次级顶点和信号顶点的重建。

2. 轨道相关技术

• 轨道参数变换
  • 曲线坐标系间变换 ：在从一个曲线坐标系变换到另一个曲线坐标系时，雅可比矩阵的非零项具有特定形式。例如，对于参数 $\psi$，$\frac{\partial\psi}{\partial\psi_0} = 1$；对于参数 $\varphi$，有一系列复杂的偏导数表达式，如 $\frac{\partial\varphi}{\partial\psi_0} = -\frac{\alpha K}{\cos\lambda}\cdot\frac{1}{\psi}\cdot(\mathbf{n}\cdot\mathbf{u})\cdot[\mathbf{t}\cdot(\mathbf{r}_0 - \mathbf{r})]$ 等。
  • 局部坐标系与曲线坐标系变换 ：变换的雅可比矩阵如下：
    $\frac{\partial(\psi, \varphi, \lambda, x_{\perp}, y_{\perp}