改进STAR TPC的dE/dx标定以实现高横动量强子鉴别

我们推导出一种方法，利用带电粒子穿过STAR时间投影室（TPC）时电离能量损失（rdE/dx）的相对论性上升，来改进高横动量（$p_T$）下的粒子鉴别（PID）。利用桶形电磁量能器（BEMC）触发和鉴别的电子、来自$\Lambda\to p+\pi^{-}$（$\bar{\Lambda}\to \bar{p}+\pi^{+}$）的纯质子和π介子，以及$K^{0}_{S}\to\pi^{+}+\pi^{-}$衰变，来获取给定$\beta\gamma=p/m$下的$dE/dx$值及其宽度。我们发现，在$\sqrt{s_{NN}}=200$ GeV的p+p碰撞中（数据采集于2005年并随后进行了标定），$dE/dx$与Bichsel函数的偏差可达$0.4\sigma$（约3%）。该偏差近似为$\beta\gamma$的函数，与粒子种类无关，并可用函数$f(x) = A+\frac{B}{C+x^{2}}$描述。利用该方法获得的偏差被用于重新标定p+p碰撞的数据样本，以进行鉴别强子谱及其关联的物理分析，最高横动量达15 GeV/$c$。$e^{-}/e^{+}$（主要来自$\gamma$转换）的比值也被用于校正由STAR TPC中动量畸变引起的正负电荷强子的残余不对称性。