Spurrekonstruktion von Au+Au-Stößen bei 200 GeV pro Nukleonenpaar in den FTPCs des Experiments STAR Markus D. Oldenburg Max-Planck-Institut für Physik, München -Werner-Heisenberg-Institut- Maria Laach, September 2000

Überblick Einführung: Das Quark-Gluon-Plasma STAR @ RHIC Die Forward TPC Spurrekonstruktion Conformal Mapping Laufzeitoptimierung Ergebnisse Zusammenfassung und Ausblick

Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) zentrale -Kollisionen = 200 GeV pro Nukleonenpaar erzeugt zehnfache Grundzustands-dichte von Kernmaterie Suche nach Signaturen des Phasen-übergangs zum Quark-Gluon-Plasma (QGP) 3,8 km langer Ringtunnel 900 supraleitende Magnete 4 Experimente: Brahms, Phobos, Phenix, Star

Quark-Gluon-Plasma Signaturen Strangeness Erhöhung J/Ψ Unterdrückung Dileptonen direkte Photonen ...

STAR: „Solenoid Tracker at RHIC“ Magnetspule mit |B| = 0,5 T Silizium Vertex Detektor (SVT) Haupt-Spurenkammer (TPC) 2 vorwärts gerichtete Spurenkammern (FTPCs) Flugzeitdetektoren Elektromagnetisches Kalorimeter Akzeptanz:|| < 1,5 Positionierung der FTPCs: zwischen Strahlrohr und TPC: Begrenzung des Detektorradius (8/31 cm) Begrenzung zum Kollisionspunkt durch SVT und dessen Aufhängung Impulsmessung soll möglich sein: Begrenzung der Detektorlänge in Strahlrichtung Akzeptanz: :2,5 < || < 4

RHIC und STAR 3,8 km langer Ringtunnel 900 supraleitende Magnete 4 Experimente: Brahms, Phobos, Phenix, Star zentrale -Stöße = 200 GeV pro Nukleonenpaar Suche nach Signaturen des Phasen-übergangs zum Quark-Gluon-Plasma (QGP) STAR untersucht hadronische Observablen

Die Forward TPC 2 FTPCs je 10 Reihen mit 960 Pads  19200 Kanäle je 256 Timebins Gas: Argon/CO2 (50/50) Zweispurauflösung  1,5 mm Ortsauflösung  0,1 mm Akzeptanz: 2,5 < || < 4

Simulierte Ladungsverteilung in einer Padreihe

Spurrekonstruktion lokales Verfahren Annahme: Teilchen folgen im Magnetfeld einer Helixbahn Aufspaltung dieser Bewegung in zwei Komponenten: kreisförmige Bahn in der Ebene senkrecht zum Magnetfeld linearer Zusammenhang zwischen Spurlänge und z-Koordinate (Richtung des Magnetfelds)

Conformal Mapping I Techniques and Concepts of High-Energy Physics V; T. Ferbel, Hrsg.; St. Croix, 1988; S. 435f Lineare Regression ist einfacher und schneller als krummlinige Anpassung an ein Spurmodell Transformation der Clusterkoordinaten (x, y) in (x', y') mit:

Conformal Mapping II Koordinatenursprung ist Punkt des Kreises Allgemeiner Fall: beliebiger Punkt (xt, yt) ist Punkt des Kreises

Laufzeitoptimierung Detektorvolumen wird in Teilvolumina in r,  und  segmentiert Cluster werden entsprechend ihren Koordinaten in diese Teilvolumina einsortiert Spurerweiternde Cluster werden nur in Volumina in Richtung zum Kollisionspunkt gesucht

Tracking Suche nach Tracklets (Spuranfänge mit 3 Punkten) Erweiterung der Tracklets: lineare Regression für Conformal Mapping Koordinaten und Spurlänge vs. z-Koordinate Auswahl des Clusters, der den beiden Extrapolationen am nähsten kommt

Laufzeit

Ergebnisse / Status „Saubere“ Simulationen (GEANT, physics off) bis zu ~250 Spuren 100% Effizienz  Rekonstruktionsprogramm funktioniert ab ~500 Spuren einzelne zerbrochene Spuren bzw. falsch aufgesammelte Cluster „Reale“ Simulationen (HIJING, physics on) erkennbare Probleme durch hohe Ausleuchtung/Spurdichte, -Elektronen, kurze Spuren aber: keine Verschlechterung gegenüber vorherigem Rekonstruktionsprogramm 10-fach schnellere Laufzeit

Relative Effizienzen und Kontaminationen

Status und Ausblick Rekonstruktionssoftware arbeitet einwandfrei und schnell zerbrochene Spuren werden „geflickt“ gerade Laserspuren werden gefunden Optimierung der Parameter und Cuts Steigerung der Effizienz

STAR FTPC Kollaboration Brookhaven National Laboratory A. Etkin, K. Foley, T. Hallmann, M. LeVine, R. Longacre, B. Love, A. Saulys Lawrence Berkeley National Laboratory F. Bieser, S. Klein, H.-G. Ritter, H. Wiemann Max-Planck-Institut für Physik, München V. Eckardt, T. Eggert, H. Fessler, H. Hümmler, G. Lo Curto, T. Morgan, M. Oldenburg, N. Schmitz, A. Schüttauf, J. Seyboth, P. Seyboth, T. Titz Moscow Engineering Physics Institute A. Lebedev University of California, Davis M. Anderson, P. Brady, D. Cebra, J. Draper, M. Heffner, J. Klay, J. Romero University of California, Los Angeles V. Ghazikhanian