DHCAL Untersuchungen

Lavinia ThimmCERN Projektwochen 2014

Detektivarbeit

230.10.2014 Lavinia Thimm

►Fall übernehmen Ziel Rahmenbedingungen

►Spurensuche

►Kombinieren

►Schlussfolgerung

Fall übernehmenFall übernehmen Ziel:

Welche Energie? Welches Teilchen?

??

??

Starkes Magnetfeld

Kalorimeter

Geladenes Teilchen + Masse/Impuls → Energie

P = mv = qBr

E = √(m₀c²)²+p²c²

→ → ziemlich genaue Energie!!ziemlich genaue Energie!!

330.10.2014 Lavinia Thimm

Rahmenbedingungen: Detektor DHCAL

- Prototyp:Hadronisches Kalorimeter (starke Wechselwirkung)

- Sandwich Aufbau:Abwechselnd RPC – Detektoren / (1cm) Wolfram – Absorber

- 54 Lagen, 1 x 1 cm Panels → sehr genaue Schauerstruktur(500 000 Auslesekanäle)

RPC

430.10.2014 Lavinia Thimm

Versuchsaufbau:

Unterscheidung von Pionen und Elektronen

DHCAL

530.10.2014 Lavinia Thimm

SpurensucheSpurensuche

Schauer untersuchen →bestimmtem Teilchen zuordnen

Elektron (7 GeV) Myon (80GeV)

Pion (80 GeV)

630.10.2014 Lavinia Thimm

In Anwendung:Totale Anzahl der Hits gegen den centerLayer ( 7 GeV )

Myonen

Pionen &Elektronen

730.10.2014 Lavinia Thimm

Variablen Elektronen Pionen MyonenCenterLayerZentrale Lage der Hits

Klein→ am Anfang gestoppt

Größer→ großer hadr. Schauer

~ Mitte → durch ganzen Detektor

HitDensitynHits/aktive Layer

Hoch→ kleiner elek.mag. Schauer

Kleiner→ großer hadr. Schauer

~1 – 2→ Myon trifft Ausleseplatz

Cherenkov(niedrige E)Nur von e- aktiv

Löst aus→ kleine Masse

Löst nicht aus→ größere Masse

Nicht → wie Pion

Interaction-LayerAnfang d. Schauers

Klein [<2]→ am Anfang gestoppt

Etwas größer[>=2]→ weiter als e-

-1→ kann Algo eig. nicht ermitteln

Klassifizierung von Teilchen:

830.10.2014 Lavinia Thimm

Elektronen

→ hohe Dichte

Myonen

→ gerade durch

Pionen

→ großer Schauer, niedrige Dichte

Total (7 GeV)

Anteile der einzelnen Teilchen:

930.10.2014 Lavinia Thimm

Kombination

1. Daten der versch. Teilchen trennen ( → Eigensch. Spurensuche nutzen )

2. Pro gemessener Energie :→ Alle Messungen addieren→ Mittelwert (Anzahl der Hits)

1030.10.2014 Lavinia Thimm

Mittelwert finden – Beispiel Pion [kalibrierte nHits]

1130.10.2014 Lavinia Thimm

Kombination

1. Daten der versch. Teilchen trennen ( → Eigensch. Spurensuche nutzen )

2. Pro gemessener Energie :→ Alle Messungen addieren→ Mittelwert (Anzahl der Hits)

3. Funktion: Energie → Mittelwert Hits finden

1230.10.2014 Lavinia Thimm

Hits

Energie [ GeV ] 1330.10.2014 Lavinia Thimm

Pionen:

Kombination

1. Daten der versch. Teilchen trennen ( → Eigensch. Spurensuche nutzen )

2. Pro gemessener Energie :→ Alle Messungen addieren→ Mittelwert (Anzahl der Hits)

3. Funktion: Energie → Mittelwert Hits finden

4. Umkehrfunktion finden

Funktion nHits → Energie

1430.10.2014 Lavinia Thimm

SchlussfolgerungSchlussfolgerungWelches Teilchen?

Welche Energie?

→ Umkehrfunktionen

Pionen:

Elektronen: Myonen: nicht sinnvoll

(nicht gestoppt)

E=0,0212⋅nHits1,2935GeV

E=0,0188⋅nHits1,4725GeV

??

??

??

50 GeV50 GeV

Schnitte

Gemessene nHits

1530.10.2014 Lavinia Thimm

Quellen:Quellen:

https://twiki.cern.ch/twiki/pub/CALICE/CaliceAnalysisNotes/CAN-039.pdf

http://erlangen.physicsmasterclasses.org/exp_detek/exp_detek_magnetfeld.html

http://www.smileyland.com/shop_images/Smiley_Face_Adult_Sweatshirt.jpg