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北京正负电子对撞机(BEPC)及其大型通用探测器-北京谱仪(BES)正在进行升级改造为BEPCⅡ/BESⅢ。改造后的BEPCⅡ采用多束团对撞机制,对撞周期为8ns,而BESⅢ的在线触发周期为24ns,所以BESⅢ在线系统无法准确给出每个事例的起始时间。因为事例时间是带电粒子测量中一个极重要的量,它的准确性直接影响带电粒子的重建效率和准确性,从而影响物理分析中的粒子鉴别质量和物理结果。所以准确计算每个事例的起始时间是BESⅢ数据分析中一个非常重要而且必须解决的问题。
在BESⅢ离线软件框架(BESⅢ Offline Software System,BOSS)下,利用面向对象的C++程序设计语言,开发了事例起始时间软件包EsTimeAlg。本论文介绍了起始时间重建的整体考虑、算法设计和实现过程,对硬件、触发电子学作了研究,考虑了各种修正,算法中利用飞行时间计数器(TOF)和主漂移室两种探测器,采用了三种不同的计算方法互为补充计算事例的起始时间,利用蒙特卡罗数据对时间起点软件重建进行了测试,该重建软件能够很好的工作,并给出了一些初步的测试结果。对于多径迹事例,利用TOF计算的时间分辨达到0.3ns左右,利用MDC计算的时间分辨达到1.0ns左右,且效率达到94.3%,基本满足BESⅢ的要求,为后面的重建和物理分析打下了良好的基础。
软件对噪声的容忍度是评价软件质量的一个重要标准,本论文通过研究北京谱仪Ⅱ主漂移室(MDCⅡ)的噪声特征,模拟了BESⅢ漂移室的噪声分布。分别研究了噪声对MDC径迹快重建算法和事例起始时间算法的影响,研究并采取了各种排除噪声的方法,使事例起始时间算法的效率及其时间分辨率得到了很大改善,性能达到最优化。在噪声为0-60%时J/ψ→anything事例的重建效率达到99%以上,误判率小于1%。这些研究经过MC数据的检验,已经达到设计要求,在实际数据应用过程中,一些参数还需要经过实际数据作仔细调整。
物理事例分析结果的检查是对软件性能的综合检验和最终评价,本文通过一些具体的物理道检查了BESⅢ的软件性能以及事例起始时间算法对物理分析的影响,并对BESⅡ上ψ(2S)→γχcl→γ(ηcπ+π-),ηc→K0sKπ进行了研究,与BESⅢ模拟数据进行比较,研究BESⅢ软件中的缺陷和问题。另外还利用宇宙线实验的数据检验了MDC快重建算法和事例起始时间算法的性能,给出了初步结果验证了事例起始时间算法是合理的,性能是稳定可靠的,基本达到物理分析的要求。