Lavinia Thimm CERN Projektwochen 2014

Präsentation zum Thema: "Lavinia Thimm CERN Projektwochen 2014"—  Präsentation transkript:

1 Lavinia Thimm CERN Projektwochen 2014
DHCAL Untersuchungen Lavinia Thimm CERN Projektwochen 2014

2 Detektivarbeit Fall übernehmen Spurensuche Kombinieren
Ziel Rahmenbedingungen Spurensuche Kombinieren Schlussfolgerung Lavinia Thimm 2

3 ? ? Fall übernehmen Ziel: Geladenes Teilchen + Masse/Impuls → Energie
Welche Energie? Welches Teilchen? ? ? Geladenes Teilchen + Masse/Impuls → Energie P = mv = qBr E = √(m₀c²)²+p²c² → ziemlich genaue Energie!! Starkes Magnetfeld Kalorimeter Energie Teilchen → Energie genau bestimmen Bild Detektor → Driftkammern Energiebestimmung → Formeln Wieder weg! Lavinia Thimm 3

4 RPC 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 ( Auslesekanäle) V = 1x1m RPC: Plattenkondensator mit Gas innen drin, wenn Teilchen durchfliegt → Inonisation / Paarerz. Etc. → freies e- → sehr hohe Spannung → Lawineneffekt zur Anode → Signal Abwechselnd mit Wolfram → interagieren Stichprobenmessung (extrapolieren durch Proportionalität Ortsauflösung → bisher unerreichte Auflösung d. Struktur von hadr. Schauern → Warum → Spurensuche Lavinia Thimm 4

5 Versuchsaufbau: Unterscheidung von Pionen und Elektronen DHCAL Cherenkov Counter, Drift Chamber nur für Trigger und Position Main Stack (und auch Tail catcher, wird in Daten nicht wirklich unterschieden) Wichtig für Schauer analyse Main Stack: 39 Lagen: 1 cm dicke Wolfram Platten abwechselnd mit RPCs Tail Catcher:15 Lagen bis zu erste 8 : 2cm dick, rest 10 cm dick → Eisenplatten Lavinia Thimm 5

6 Spurensuche Schauer untersuchen →bestimmtem Teilchen zuordnen
Myon (80GeV) Elektron (7 GeV) Welche Lagen aktiviert → Event aussehen → Teilchen erkennen Pion (80 GeV) Lavinia Thimm 6

7 In Anwendung: Myonen Pionen & Elektronen
Totale Anzahl der Hits gegen den centerLayer ( 7 GeV ) Myonen Pionen & Elektronen X-Achse → nHits Y-Achse center Layer Eigenschaften der Teilchen → Warum Myonen da / piuonen und Elektronen zusammen da... Lavinia Thimm 7

8 Klassifizierung von Teilchen: Variablen Elektronen Pionen Myonen
CenterLayer Zentrale Lage der Hits Klein → am Anfang gestoppt Größer → großer hadr. Schauer ~ Mitte → durch ganzen Detektor HitDensity nHits/aktive Layer Hoch → kleiner elek.mag. Schauer Kleiner ~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-Layer Anfang d. Schauers Klein [<2] Etwas größer[>=2] → weiter als e- -1 → kann Algo eig. nicht ermitteln Haben Daten und Ziel → Wie herausfinden? → Kriterien : Cuts (Schnitte) Variablen erklären CenterLayer → Mitte der Events HitDensity → Dichte der Events Chernkov →Gas druck sbei niedriger Energie so geändert, dass Elektronen schneller als Licht sind, Pionen nicht InteractionLayer → Ort der (harten) Interaktion → Strahlungslänge in Wolfram so klein, dass.. → hadr. WWLänge >> Strahlungsl. → später als 1. Layer → bei Myonen: -1 , da Algo keinen Punkt finden kann Lavinia Thimm 8

9 Anteile der einzelnen Teilchen:
Myonen → gerade durch Total (7 GeV) Elektronen → hohe Dichte Pionen → großer Schauer, niedrige Dichte → ~ 50 Hits [Anzahl Layer] → centerLayer ~ 25 [halbe Anzahl Layer] Pionen und Elektronen genauso erklären Lavinia Thimm 9

10 Kombination 1. Daten der versch. Teilchen trennen
( → Eigensch. Spurensuche nutzen ) 2. Pro gemessener Energie : → Alle Messungen addieren → Mittelwert (Anzahl der Hits) Mittlere Anzahöl der Hits nach Normalvert fit Lavinia Thimm 10

11 Mittelwert finden – Beispiel Pion [kalibrierte nHits]
Kalibrierte Anzahl: Temperaturschwankungen/Druckänderungen → Schwelle / Ladungserzeugung geändert Lavinia Thimm 11

12 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 Mittlere Anzahöl der Hits nach Normalvert fit Lavinia Thimm 12

13 Pionen: Hits Energie [ GeV ] Lavinia Thimm 13

14 Kombination Funktion nHits → Energie
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 Mittlere Anzahöl der Hits nach Normalvert fit Lavinia Thimm 14

15 ? ? ? Schlussfolgerung Schnitte Gemessene nHits 50 GeV
Welches Teilchen? Welche Energie? → Umkehrfunktionen Pionen: Elektronen: Myonen: nicht sinnvoll (nicht gestoppt) ? Schnitte Gemessene nHits 50 GeV Lavinia Thimm 15

16 Quellen:. https://twiki. cern