Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande Kollaboration

Präsentation zum Thema: "Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande Kollaboration"—  Präsentation transkript:

1 Forschungszentrum Karlsruhe für die KASCADE-Grande Kollaboration
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 : - 320 m2 sensitive Fläche - 11 λi tief - 9 Lagen mit Ionisationskammern Kammern mit 44000 elektronischen Kanälen - Energieschwelle : EH>20 GeV - Ortsauflösung 25x25 cm2

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 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 TMP

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

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 3.21 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 ~ E0

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

18 Zusammenfassung Aussichten
Kalorimeter arbeitete wie gewünscht, vorläufige Resultate sehr vielversprechend Daten und Simulation sind miteinander vereinbar Aussichten 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