Введение.

С 1992 года в Институте ядерной физики им. Будкера ведутся эксперименты с Криогенным Магнитным Детектором (КМД-2 [1]) на накопителе со встречными электрон-позитронными пучками ВЭПП-2М [2] в области энергий от 360 до 1400 МэВ в системе центра масс.

Эксперименты, проводимые на детекторе, в первую очередь направлены на изучение свойств легких векторных мезонов: $\phi, ~\rho$ и $\omega$. Другой важной задачей является измерение сечения $e^+e^- \rightarrow$ адроны во всем диапазоне энергий, необходимое для уточнения адронного вклада в поляризацию вакуума.

Неотъемлемой частью любого эксперимента в физике частиц является моделирование методом Монте-Карло. При изучении какого-либо физического процесса необходимо знать отклик детектора как на сам исследуемый процесс, так и на фоновые процессы. Основной задачей моделирования является вычисление эффективности регистрации событий и нахождение ожидаемых распределений по энергии, углам и другим физическим величинам. Кроме того, моделирование детектора необходимо для оптимизации триггера и проверки программ реконструкции событий.

Программа моделирования, в идеале, должна полностью имитировать физические процессы в детекторе, начиная с взаимодействия электрона и позитрона и получения набора частиц, вылетающих из места встречи, (первичное моделирование) и, далее, процессы взаимодействия рожденных частиц с веществом детектора (вторичное моделирование). Следующим этапом является оцифровка, т.е. моделирование отклика чувствительных элементов детектора. Результатом работы программы должен быть файл с "сырыми" данными такого же формата, как и экспериментальные события. Кроме того, для данных моделирования естественно записывать дополнительную информацию о структуре события, параметрах рожденных частиц и т.п. Дальнейшая обработка данных моделирования программами реконструкции практически не отличается от обработки экспериментальных событий, за исключением возможности доступа к дополнительной информации.

Таким образом, программа функционально распадается на три части: первичное моделирование, т.е. генерация параметров начальных частиц, вторичное моделирование, представляющее собой проведение частиц через элементы детектора, и, наконец, оцифровка и запись файла с выходной информацией. Основное время, как правило, затрачивается программой на втором этапе, так как имитация процессов, происходящих при прохождении частиц через вещество детектора, приводит к рассмотрению большого количества вторичных частиц, рождаемых в таких процессах. Важными параметрами моделирования являются минимальные энергии частиц (электронов, фотонов и др.), при которых еще рассматривается их взаимодействие с детектором. Чем меньше эти пороговые энергии, тем точнее моделирование события, но тем больше количество вторичных частиц и, следовательно, время счета.

В данной работе описана программа полного моделирования детектора КМД-2 на основе пакета GEANT [3], основные свойства которого описаны в разделе 2. В разделе 3 обсуждаются особенности первичного моделирования для КМД-2, а в разделе 4 приводится общее описание детектора КМД-2 с точки зрения конструкции, геометрии и формата записей о срабатывании чувствительных элементов. В разделе 5 обсуждаются особенности проведения частиц через детектор КМД-2. Структуры данных моделирования описаны в разделе 6. Затем в разделе 7 обсуждаются алгоритмы формирования отклика систем детектора, а раздел 8 посвящен сравнению моделирования и эксперимента.