Метод разделения событий с наложением сигналов

In this paper, we propose a method for the rejection of the background from the superposition of signals from different, almost simultaneously occurring events in the calorimeter for the COMET experiment. The basic idea is to use the chi-squared distribution obtained from fitting the recorded shape of the signal with an average waveform. The elaborated method is applied for the reconstruction of events with overlapping signals from the electron and radiative capture of neutrons by the 175Lu nucleus, as well as overlapping signals from two electrons born as a result of the decay of muons in the bound state with an aluminum nucleus with impulses causing a “false” signal of the μ – e conversion. The method showed a good ability to separate events, meanwhile, the separation time is significantly less than the FWHM of the pulse shape.Предложен метод для устранения фона от наложения сигналов от разных, почти одновременно происходящих событий в калориметре для эксперимента СOMET. Основная идея состоит в использовании распределения по параметру хи-квадрат, полученному при аппроксимации зарегистрированного сигнала средней формой сигналов. Разработанный метод применен к реконструкции событий с наложением сигналов от электрона и радиационного захвата нейтронов ядром 175Lu; и в случае наложения сигналов от двух электронов, родившихся в результате распада мюонов в связанном состояние с ядром алюминия с импульсами, вызывающим «ложный» сигнал μ – e конверсии. Метод показал хорошую способность к разделению событий с наложением сигналов, время разделения значительно меньше ширины на уровне половинной амплитуды средней формы сигнала

Теорема о центре масс в трехмерных пространствах постоянной кривизны

In this paper, based on the definition of the center of mass given in [1, 2], its immobility is postulated in spaces with a constant curvature, and the problem of two particles with an internal interaction, described by a potential depending on the distance between points on a three-dimensional sphere, is considered. This approach, justified by the absence of a principle similar to the Galileo principle on the one hand and the property of isotropy of space on the other, allows us to consider the problem in the map system for the center of mass. It automatically ensures dependence only on the relative variables of the considered points. The Hamilton – Jacobi equation of the problem is formulated, its solutions and the equations of trajectories are found. It is shown that the reduced mass of the system depends on the relative distance. Given this circumstance, a modified system metric is written out.Опираясь на определение центра масс, данное в работах [1, 2], постулируется его неподвижность в пространствах постоянной кривизны и рассматривается задача двух частиц с внутренним взаимодействием, которое описывается потенциалом, зависящим от расстояния между ними на трехмерной сфере. Такой подход, обоснованный отсутствием принципа, подобного принципу Галилея, с одной стороны, и свойством изотропности пространства – с другой, позволяет рассматривать задачу в системе покоя центра масс, что автоматически обеспечивает зависимость только от относительных переменных рассматриваемых точек. Сформулировано уравнение Гамильтона – Якоби задачи и найдены его решения и уравнения траекторий. Показано, что приведенная масса системы зависит от относительного расстояния. С учетом данного обстоятельства выписана модифицированная метрика систем

Система предварительного отбора событий электромагнитного калориметра эксперимента COMET

In this paper, on the basis of the Monte-Carlo simulation results a signal processing algorithm for determination of the energy deposited in real time by incident particles has been developed and implemented in the created electronics prototype of the trigger system for an electromagnetic calorimeter of the COMET experiment. The energy thresholds for trigger cells are determined which make it possible to select signal events – an electron with a momentum of 105 MeV/c, and significantly reduce a rate of background events. The electronics prototype of the trigger system has been verified by testbench measurements and electron beam experiments. The obtained results satisfy the key requirement of the calorimeter – the energy resolution in real time is better than 5 % for the signal electron energy.Для предварительного отбора событий по сигналам электромагнитного калориметра эксперимента COMET был разработан алгоритм обработки сигналов, позволяющий измерять в режиме реального времени энергии частиц, попадающих в калориметр. В данной работе описан процесс и результаты оптимизации этого алгоритма, проведенной с помощью моделирования методом Монте-Карло. Определены энергетические пороги на триггерные ячейки, позволяющие выделить сигнальное событие – электрон с импульсом 105 МэВ/c, и значительно уменьшить загрузку. Данный алгоритм реализован в созданном прототипе аппаратуры Первичного триггера электромагнитного калориметра. Работа прототипа аппаратуры с предложенным алгоритмом была проверена стендовыми измерениями и экспериментами на пучке электронов. Полученные результаты удовлетворяют ключевому требованию калориметра – энергетическое разрешение в режиме реального времени лучше 5 % для энергии сигнального электрона

Измерение параметров омега-мезона с детектором КМД-3 на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000

The cross section of the process e+ e– → π+ π– π0 was measured with the CMD-3 detector at the electron-positron collider VEPP-2000 in the ω meson energy region based on the data collected in 2013–2018 and corresponding to an integrated luminosity of 40 pb–1. The parameters of the ω-meson: Mω = 782.67 ± 0.01 ± 0.1 MeV, Γω = 8.56 ± 0.02 ± 0.07 MeV, σ0(ω → π+ π– π) = 1629 ± 3 ± 36 nb with the precision match or even exceeding the previous data are obtained.Измерено сечение процесса e+ e– → π+ π– π0 в области энергий ω-мезона с использованием интегральной светимости 40 пб–1, набранной детектором КМД-3 на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 в 2013–2018 гг. Параметры ω-мезона: Mω = 782,67 ± 0,01 ± 0,1 МэВ, Γω = 8,56 ± 0,02 ± 0,07 МэВ, σ0(ω → π+ π– π) = = 1629 ± 3 ± 36 нб получены с точностью, сопоставимой и даже превышающей предыдущие эксперимент

Изучение процесса e+ e– → π+ π– π0 с детектором КМД-3 на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000

The cross section of the process e+ e– → π+ π– π0 was measured with the CMD-3 detector at the electron-positron collider VEPP-2000 in the energy region from 750 MeV to 800 MeV in c.m.s. This measurement was based on the data collected in 2013 and related to an integrated luminosity of about 7.8 pb–1. The procedure for obtaining the Born cross section and determining the parameters of the ω-meson was worked out. The preliminary ω-meson parameters mω = 782.70 ± 0.02 ± ± 0.11 MeV, Гω = 8.74 ± 0.05 ± 0.22 MeV, σ0(ω → π+ π– π) = 1545 ± 4 ± 39 nb were obtained. The results were compared with previous data and proven to demonstrate a good agreement with them.Измерено сечение процесса e+ e– → π+ π– π0 в области энергий от 750 до 800 МэВ в с.ц.м. на статистике, набранной детектором КМД-3 на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 в 2013 г. (интеграл светимости 7,8 пб–1). Отработана процедура выделения событий сигнала, вычисления борновского сечения и определения параметров ω-мезона. Получены предварительные значения параметров ω-мезона: mω = 782,70 ± 0,02 ± 0,11 МэВ, Гω = 8,74 ± 0,05 ± 0,22 МэВ, σ0(ω → π+ π– π) = 1545 ± 4 ± 39 нб. Приведено сравнение полученных результатов с предыдущими экспериментами, которые демонстрируют хорошее согласие

Theory of Quantum Mechanical Scattering in Hyperbolic Space

The theory of quantum mechanical scattering in hyperbolic space is developed. General formulas based on usage of asymptotic form of the solution of the Shrödinger equation in hyperbolic space are derived. The concept of scattering length in hyperbolic space, a convenient measurable in describing low-energy nuclear interactions is introduced. It is shown that, in the limit of the flat space, i.e., when ρ→∞, the obtained expressions for quantum mechanical scattering in hyperbolic space transform to corresponding formulas in three-dimensional Euclidean space

Theory of Quantum Mechanical Scattering in Hyperbolic Space

The theory of quantum mechanical scattering in hyperbolic space is developed. General formulas based on usage of asymptotic form of the solution of the Shrödinger equation in hyperbolic space are derived. The concept of scattering length in hyperbolic space, a convenient measurable in describing low-energy nuclear interactions is introduced. It is shown that, in the limit of the flat space, i.e., when ρ→∞, the obtained expressions for quantum mechanical scattering in hyperbolic space transform to corresponding formulas in three-dimensional Euclidean space

COMET - A submission to the 2020 update of the European Strategy for Particle Physics on behalf of the COMET collaboration

The search for charged lepton flavour violation (CLFV) has enormous discovery potential in probing new physics Beyond the Standard Model (BSM). Among the muonic CLFV processes, $\mu \to e$ conversion is one of the most important processes, having several advantages compared to other such processes. We describe the COMET experiment, which is searching for $\mu \to e$ conversion in a muonic atom at the J-PARC proton accelerator laboratory in Japan. The COMET experiment has taken a staged approach; the first stage, COMET Phase-I, is currently under construction at J-PARC, and is aiming at a factor 100 improvement over the current limit. The second stage, COMET Phase-II is seeking another 100 improvement (a total of 10,000), allowing a single event sensitivity (SES) of $2.6 \times 10^{-17}$ with $2\times 10^{7}$ seconds of data-taking. Further improvements by one order of magnitude, which arise from refinements to the experimental design and operation, are being considered whilst staying within the originally-assumed beam power and beam time. Such a sensitivity could be translated into probing many new physics constructions up to $\mathcal{O}(10^{4})$ TeV energy scales, which would go far beyond the level that can be reached directly by collider experiments. The search for CLFV $\mu \to e$ conversion is thus highly complementary to BSM searches at the LHC

COMET Phase-I Technical Design Report

International audienceThe Technical Design for the COMET Phase-I experiment is presented in this paper. COMET is an experiment at J-PARC, Japan, which will search for neutrinoless conversion of muons into electrons in the field of an aluminum nucleus (⁠|$\mu$|–|$e$| conversion, |$\mu^{-}N \rightarrow e^{-}N$|⁠); a lepton flavor-violating process. The experimental sensitivity goal for this process in the Phase-I experiment is |$3.1\times10^{-15}$|⁠, or 90% upper limit of a branching ratio of |$7\times 10^{-15}$|⁠, which is a factor of 100 improvement over the existing limit. The expected number of background events is 0.032. To achieve the target sensitivity and background level, the 3.2 kW 8 GeV proton beam from J-PARC will be used. Two types of detectors, CyDet and StrECAL, will be used for detecting the |$\mu$|–|$e$| conversion events, and for measuring the beam-related background events in view of the Phase-II experiment, respectively. Results from simulation on signal and background estimations are also described