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BES3分析软件系统 何康林中科院高能所 南京2008 BES3离线软件系统概述 总体框架C Gaudi功能模块模拟 Geant4重建 刻度 引进与自主开发分析 自主开发为主参加单位高能所 北京大学 山东大学 清华大学 中国科技大学 湖南大学 浙江大学等俄罗斯联合核子所等 2 BES3分析软件系统 BES3分析工具软件 物理分析的重要组成部分 软件开发中的重要一环帮助物理学家把径迹信息转化为人们感兴趣的物理量建立标准化分析平台 提高分析的整体水平 加快物理文章发表的进程事例选择条件系统误差分析 工具软件运动学拟合 顶点拟合粒子鉴别TOF和dE dx的重建与刻度分析软件事例数据模型与分析框架事例标记软件物理性能检查 功能与作用 开发内容 3 BES3分析软件系统 运动学拟合与顶点拟合 利用末态粒子能动量守恒条件以及衰变粒子来自同一顶点的运动学特征 可以改善粒子的能量 动量以及质量分辨压制本底事例 提高信噪比BES物理分析中普遍使用原理 带约束条件的最小二乘拟合开发目标与开发技术通用性强的工具软件采用面向对象技术开发支持各种粒子支持各种运动学约束 顶点约束和次级顶点约束条件 4 BES3分析软件系统 运动学拟合 不变质量约束 总能量约束ED Ebeam总动量约束三动量约束四动量约束Ecms MJ 等质量约束 全面支持BES的J 以及D和Ds物理分析 本底得到压制 质量分辨示意图 5 BES3分析软件系统 次级顶点重建 顶点拟合带电粒子在磁场中的运动方程 分xy和z方向多次迭代方法径迹参数更新产生顶点多条带电粒子的强子事例 事例顶点的平均衰变顶点衰变粒子的顶点拟合次级顶点约束中性粒子衰变 直线飞行带电粒子衰变 螺旋线飞行 6 BES3分析软件系统 粒子鉴别 各个子探测器系统子系统种类多 信息差别大公用基类 定义方法和接口TOF dE dx Emc Muc综合方法的研究 多样性与灵活性兼具 似然函数方法神经网络方法积极开展多变量分析工具包的引进工作样本选择单粒子产生物理事例中选取 以上各项工作 同时独立展开 都达到了预期目标 多变量分析工具包CutsLikelihoodMulti dimensionLikelihoodFisherdiscriminator MuonID H MatrixArtificialNeuralNetworkBoostedDecisionTree能直接输出性能比较曲线 拟做为BES3粒子鉴别的标准算法库不仅可实现粒子鉴别还可用来优化物理分析 7 BES3分析软件系统 双层TOF的刻度 为提高粒子鉴别能力 BES3采用桶部双层TOF 每层双端读出双层测量时间之间存在关联 粒子鉴别时必须考虑双层TOF的刻度 机遇和挑战单端刻度 Q和Z相关的项 约十项关联因子的提取 双端时间和与时间差的分辨率的差别优化的组合方法 研究之中双端组合 双层组合单层四端组合多带电径迹事例 直接求解t0的贡献提高时间分辨精确测定t0的漂移问题 时间分辨随击中位置 z 的变化 8 BES3分析软件系统 事例数据模型 Gaudi框架下 BES3离线系统各大功能模块都能够独立地运行 它们之间的联系或耦合是很松散的 靠事例数据模型来实现BES3的事例数据模型 分为以下几个层次设计MonteCarlo事例数据模型RawData事例数据模型Recon事例数据模型按照子探测器分类 存盘生成DST数据物理分析事例数据模型分析事例数据模型 BParticleProject物理事例数据模型 根据物理分析需要 设计和扩充 各种算法模块可以很方便的加添和卸载 便于分析比较 9 BES3分析软件系统 BES3物理分析框架 TrackLevel 事例标记 Sub detectorLevel DST数据 分析软件 物理分析 分析框架紧紧围绕事例数据模型 简单紧凑模块化设计思想能同时满足各种物理分析的需求 标准分析方法标准选择条件系统误差研究 加快海量数据下的物理分析 事例分类数据质量监测公用物理量在线事例筛选分析 各部分模块的功能都已实现 将在以后的工作中 DataChallengeProject 进一步改进 完善和扩充 10 BES3分析软件系统 物理模拟与软件物理性能检查 分析软件已经提供给分析人员使用物理模拟工作J 物理 物理D Ds物理 及其他物理软件培训文档准备范例程序软件物理性能检查物理事例 结果表明信号分辨率等方面的指标达到设计要求典型物理道的事例选择效率合理 可信 软件物理性能检查 11 BES3分析软件系统 在线事例筛选软件 BES3分析软件系统 12 物理目标物理事例通过率接近100 本底事例率压低一半提供实时的在线亮度与主要物理过程截面的监测算法设计与实现总原则 标定好的 本底 事例 并将其过滤掉算法流程与算法中使用的CUT值 能够 智能化 控制 算法与B 工厂和LHC实验相比 有很大区别当前状况利用MonteCarlo数据 对各种可能的物理事例与本底事例进行了研究 完成算法的开发结合事例组装 用MonteCarlo和宇宙线数据对数据获取与事例筛选流程进行了完整的测试测试表明 算法满足BES3物理要求 满足DAQ系统的要求 并且找到能够有效压制本底事例的关键变量 在线事例筛选软件的性能 BES3分析软件系统 13 总结 运动学拟合 顶点拟合以及次级顶点重建 粒子鉴别等工具软件的开发研制工作已经基本完成 仍在积极地引进和扩充新的粒子鉴别方法根据数据处理的流程 建立了多级的事例数据模型 标准化物理分析平台和物理