Estudios de decaimientos raros de Kaones en el experimento CKM mediante la simulación

Abstract

El presente trabajo está basado en el estudio del experimento CKM, de altas energías, que se llevará a cabo en Fermi National Accelerator Laboratory ubicado en la ciudad de Batavia, Illinois. El objetivo principal de este experimento es buscar una muestra de 100 decaimientos del tipo K+ ➔ π+vv ̅ con un ruido de fondo menor a 10 eventos. CKM se encuentra en la etapa de preparación por lo que la simulación del arreglo exper¬imental y el estudio del ruido mediante la simulación juegan un papel imprescindible para alcanzar el objetivo que se propone. El trabajo consta de tres partes básicamente. En el primer parte, después de plantear los objetivos del experimento, se realiza un estudio del arreglo experimental del experimento CKM, desde la técnica para obtener el haz necesario para el experimento hasta el último detector en el arreglo experimental, dando principal importancia a los principios físicos de las técnicas empleadas para realizar las distintas mediciones. En la segunda parte se realiza un estudio del ruido a la medición principal de este exper¬imento usando el programa de simulación CKM_GEANT como herramienta. Primeramente, se estudia cuáles son los decaimientos que provocarán ruido al decaimiento K+ ➔ π+vv ̅ y después se simula el ruido para mostrar, al menos mediante la simulación, que el arreglo experimental CKM será capaz de realizar la medición que se propone. Esta parte del tra¬bajo incluye también, implícitamente, la realización de los programas de análisis de datos (arrojados por la simulación) así como el proceso de aprendizaje necesario para realizar las simulaciones. En la tercera y última parte del presente trabajo se mejora la versión de análisis datos del detector RICH de Piones, en el cual se incorporan los algoritmos necesarios para la identifi¬cación de más de una partícula cargada en el RICH. Para esto se estudió, primeramente, el método estadístico empleado por el algoritmo y, posteriormente, se realizó la adaptación de los programas usados en el experimento SELEX para la identificación de múltiples partícu¬las cargadas en el RICH al programa de simulación del experimento CKM, CKM_GEANT, mejorando la versión del programa de simulación. Además, se realizó un estudio de los re¬sultados arrojados por la nueva versión de CKM_GEANT (en la que se incluye nuevo código del RICH de Piones) para comprobar que la simulación estaba funcionando correctamente.