中国原子能科学研究院 梁 浩

运动学拟合程序KFFitter设计

中国原子能科学研究院 梁 浩

根据运动学拟合的原理,用面向对象编程语言C++，开发了运动学拟合程序KFFitter． KFFitter具有简洁容易使用的应用接口和容易拓展的程序设计．该程序只依赖于数据分析框架ROOT，基本上是自完备(self-contained)的，很容易嵌入ROOT脚本中．

末态重建；运动学拟合；拉格朗日乘子法

1. 简介

在高能物理分析中，运动学拟合是常用的提高测量精度的手段。在高能物理分析中，将探测器重建的输出粒子经过喷注重建(jet clustering)，孤立轻子识别和初态光子识别后，被分析对象可以表示为喷注，孤立轻子或孤立光子。探测器重建能量动量时，重建算法没有考虑母粒子的动量-能量关系，即，也没有考虑反应过程的能量动量守恒条件。当考虑到测量的物理量的这些约束条件，可以对探测器重建的结果进行修正，以更接近真实值，从而提高测量精度。

我们开发了运动学拟合软件KFFitter。KFFitter是一个基于ROOT和面向对象编程语言C++的运动学拟合程序。KFFitter由于采用ROOT内置的矩阵操作，因而依赖于ROOT。 KFFitter程序实现简洁紧凑，可以直接包含进ROOT的C++脚本中。类似的软件包如MarlinKinf i t[1]采用C++开发，但是依赖于Marlin框架，不方便与ROOT协作；以及软件包Telesis[2]采用了面向过程的编程语言Fortran。

下面将介绍KFFitter的原理和方法，程序结构和运行结果。

2. 原理

运动学拟合采用一些模型无关的基本物理关系，来提供额外信息，即约束。在KFFitter中内置了三种运动学约束：

2.1 如果某些粒子衰变自某一个已知质量的粒子，那么这些粒子的总四动量的不变质量必须为，即。……