Первичное моделирование и распады частиц

В настоящий момент существует следующий набор подпрограмм для моделирования начальной кинематики физических процессов, регистрируемых КМД-2:

• Двухчастичные процессы без учета радиационных поправок $e^+e^- \to XY$, где X, Y -- частицы, вылетающие из вершины с определенными значениями импульсов. Это простейшие генераторы образования двух частиц при известной полной энергии системы центра масс. В зависимости от параметра, задающего тип генерируемого процесса, выбираются следующие конечные состояния: $e^+e^-, \ \gamma\gamma, \ \eta\gamma, \ \mu^+\mu^-, \ K^+K^-, \ \pi^0\gamma, \ \pi^+\pi^-, \ K_SK_L, \ \eta'\gamma$.
  Параметрами для задания генератора двухчастичных процессов являются тип процесса, полная энергия, а также минимальный угол вылета частиц по отношению к оси пучков.
• Процессы с учетом радиационных поправок. На сегодняшний день в моделировании КМД-2 можно использовать генераторы с излучением фотона для процессов $e^+e^- \to e^+e^-(\gamma)$, $e^+e^- \to \pi^+\pi^-(\gamma)$ и $e^+e^- \to \mu^+\mu^-(\gamma)$. Работа над учетом радиационных поправок в других процессах ведется, и со временем соответствующие генераторы будут включены в программу моделирования КМД-2.
• конверсионные распады. Группа генераторов, описывающая конверсионные распады векторных мезонов, содержит следующие моды: $\eta e^+e^-, \ \pi^0 e^+e^-, \ \eta\mu^+\mu^-, \ \pi^0\mu^+\mu^-$. Параметрами являются мода генератора, полная энергия, минимальный угол вылета частиц и способ моделирования формфактора в зависимости от q²(см. Приложение Б).
• $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\pi^0$. Генератор образования трех пионов можно использовать в двух модах: через промежуточное состояние $\rho\pi$ и по фазовому объему. Параметры аналогичны предыдущим случаям.
• $e^+e^- \to \pi\pi\pi\pi$. Генератор образования четырех пионов по фазовому объему, $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\pi^0\pi^0$или $e^+e^- \to \pi^+\pi^-\pi^+\pi^-$.
• $e^+e^- \to \omega\pi^0 \to \pi^+\pi^-\pi^0\pi^0$.
• $e^+e^- \to \omega\gamma \to \pi^+\pi^-\pi^0\gamma$ для изучения распада $\phi \to \omega\gamma$, идущего с нарушением C-четности.

Моделирование распадов частиц также можно рассматривать как часть первичного моделирования, т.к. оно не зависит от описания детектора, и часто частица распадается еще до начала проведения через детектор. Для частиц, входящих в стандартный набор GEANT [3], предусмотрены моды распада и их вероятности (соответствующие таблицы можно найти в описании GEANT). В программе моделирования КМД-2 можно переопределить набор и вероятности распадов для любой частицы с помощью карты DTBn (см. Приложение А). Частица $\eta'$, не вошедшая в стандартный список частиц, добавлена в моделирования КМД-2 со свойствами (масса, время жизни и др.), соответствующими данным обзора свойств частиц [12].

При стандартном моделировании распадов частиц в GEANT как для двухчастичных, так и для трехчастичных распадов разыгрывается изотропное угловое распределение в системе центра масс, а затем делается преобразование Лоренца в лабораторную систему отсчета. Однако, угловые распределения частиц от трехчастичных распадов в таком подходе не описываются. Особенно наглядно это проявляется в случае Далиц распадов, например, $\pi^0 \to \gamma e^+e^-$, где e⁺ и e^- должны лететь под малым углом друг к другу, а не изотропно в системе покоя $\pi^0$.

В моделировании КМД-2 реализованы свои собственные трехчастичные распады для следующих случаев:

• Далиц распады ( $\pi^0 \to \gamma e^+e^-$, $\eta \to \gamma e^+e^-$).
  Используется простейший феноменологический матричный элемент [13], значение параметра aиз линейного разложения формфактора берется из [12] и равно 0.032 для случая с $\pi^0$ и 0 -- для $\eta$.
• Трехпионные распады K-мезонов ( $K^\pm \to \pi^\pm\pi^+\pi^-$, $K^\pm \to \pi^\pm\pi^0\pi^0$, $K^0_L \to \pi^+\pi^-\pi^0$, $K^0_L \to \pi^0\pi^0\pi^0$).
  Моделируются с использованием стандартной параметризации из [12].
• Полулептонные распады K-мезонов ( $K^\pm \to e^\pm\nu_e\pi^0$, $K^\pm \to \mu^\pm\nu_\mu\pi^0$, $K^0_L \to \pi^\pm e^\mp\nu_e$, $K^0_L \to \pi^\pm \mu^\mp\nu_\mu$).
  Моделируются с использованием стандартной параметризации с учетом вклада только векторного тока [12]. Для всех полулептонных распадов K-мезонов параметр $\lambda_+$ = 0.03.
• Трехпионные распады $\eta$-мезона ( $\eta \to \pi^+\pi^-\pi^0$, $\eta \to \pi^0\pi^0\pi^0$).
  Используется параметризация из [14] и значение параметров из [12].
• $\eta' \to \pi^+\pi^-\eta$, $\eta' \to \pi^0\pi^0\eta$
  Моделирование этих распадов основано на параметризации из [15] со значениями параметров из [12].
• $\eta \to \pi^+\pi^-\gamma$, $\eta' \to \pi^+\pi^-\gamma$
  Используется простейшее феноменологическое выражение для матричного элемента в предположении $\rho\gamma$ промежуточного механизма.