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Kalibrierung des KASCADE-Grande Hadronkalorimeters an einem Hochenergie-Teilchenbeschleuniger Stefan Plewnia Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande.

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Präsentation zum Thema: "Kalibrierung des KASCADE-Grande Hadronkalorimeters an einem Hochenergie-Teilchenbeschleuniger Stefan Plewnia Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande."—  Präsentation transkript:

1 Kalibrierung des KASCADE-Grande Hadronkalorimeters an einem Hochenergie-Teilchenbeschleuniger Stefan Plewnia Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande Kollaboration

2 Das Ziel von KASCADE-Grande

3 Das KASCADE-Experiment KASCADE Kalorimeter : m 2 sensitive Fläche - 11 λ i tief - 9 Lagen mit Ionisationskammern Kammern mit elektronischen Kanälen - Energieschwelle : E H >20 GeV - Ortsauflösung 25x25 cm 2

4 - Die hadronische Komponente aus- gedehnter Luftschauer besteht aus Mesonen, Neutronen, Protonen und Kernfragmenten - Bodengestützte Experimente messen: - Energie des Hadrons - Spur des Hadrons - Anzahl der Hadronen im Schauer => hadronische Observablen geben Hinweise auf das primäre Teilchen

5 TMP Die Ionisationskammern - Gefüllt mit TMP (Tetramethylpentan) oder TMS (Tetramethylsilan) als aktives Medium - Stabile Signalausbeute über Jahre - Kann bei Zimmertemperatur betrieben werden - Höhere Präzision bei Energiemessung als gasgefüllte Detektoren

6 CERN Testkalorimeter - Test an der SPS-H4-Beamline (Juni und Juli 2003) - Protonen, Pionen, Elektronen, und Myonen von 15 bis 350GeV

7 Das Kalorimeter

8 Kalibrierung - Elektronische Kalibrierung mit definierten Ladungspulsen =>Umrechnung von ADC-Werten in fC - Messungen mit 50 GeV Myonen Energieverlust in den Kammern kann berechnet (Bethe-Bloch Formel) oder aus MC-Simulationen bestimmt werden - Gemessene Ladung hängt ab von: - dE/dx -Primärer Rekombination -Verluste durch Unreinheiten

9 Gesammelte Ladung Aus Simulation/Berechnung (Bethe-Bloch) Ladungsausbeute der Elektronen die primärer Rekombination entkommen Ladungssammelfunktion Kalibrierung: d

10 50 GeV Myonen bei drei Hochspannungen - Ladungssammelfunktion wird an Daten angepasst - Ein Parameter : Lebensdauer τ τ wird als Kalibrations- konstante für alle weiteren Messungen benutzt

11 Myonen bei drei Hochspannungen Nach Kalibrierung: Alle Lagen zeigen in etwa gleichen Energieverlust -> Kalibrationskonstanten können für alle anderen Messungen benutzt werden

12 Longitudinale Verteilung der Energieverluste für Pionen Maximum des Energiedeposits dringt mit ln(E) tiefer ein

13 Longitudinale Verteilung der Energieverluste für Elektronen Kalorimeter ist für Hadronen optimiert -> Inadequates Sampling für Elektronen

14 Vergleich Daten/Simulation Monte Carlo Simulation : - Basiert auf GEANT Signaldämpfung für stark ionisierende Teilchen eingebunden (aus früheren Messungen bekannt) - Kammergeometrie wurde be- rücksichtigt - Simulationen mit Hadronen, Elektronen, und Myonen bei unterschiedlichen Energien - Statistik liegt bei ca. 10% der Daten

15 Simulation und Daten für Pionen: Simulation und Messungen sind miteinander vereinbar !

16 Energiesumme für Elektronen und Pionen ΣE = Summe der gem. Energie in allen Lagen - Gemessene Energie ~ E 0

17 Energieauflösung für Hadronen σ E /E 27% bei 150 GeV => σ E /E 18% bei 1 TeV

18 Zusammenfassung Kalorimeter arbeitete wie gewünscht, vorläufige Resultate sehr vielversprechend Daten und Simulation sind miteinander vereinbar Weitere Analysen sind in Arbeit Unterschiede zwischen MC und Daten werden untersucht Die Ergebnisse werden das Wissen über das KASCADE- Grande-Hadronkalorimeter und die Ionisationskammern verbessern Aussichten


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