Kalorimetr Tilecal a rekonstrukce signálu Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 1
Kalorimetry (1) Základní úkoly: identifikace a měření směru a energie elektronů, pozitronů a fotonů (elektromagnetické kalorimetry) měření energie a směru jetů, mionů a single pionů např. z rozpadů τ (elmg. a hadronové kalorimetry) měření chybějící příčné energie E T miss (elmg. a hadronové kalorimetry) Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 2
Důležité vlastnosti: Kalorimetry (2) linearita odezvy hadronové kalorimetry: lepší než 2% až do E T 4 TeV (quark compositeness) energetické rozlišení elmg. kalorimetry E 0.1 E [GeV ] 0.01 hadronové kalorimetry pro η <3: E 0.5 E [GeV ] 0.03 segmentace kalorimetru plánováno pro jety v rovině η x φ: rozlišení γ/π0, e/γ/jet, hadronové rozpady τ/jet v radiálním směru celková hloubka (alespoň 10 interakčních délek) hermeticita: co největší pokrytí v η a úplné v azimutálním úhlu rychlost odezvy (kalorimetry v ATLAS součástí L-1 triggeru), nízký šum Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 3
Tilecal (1) Hadronový kalorimetr (Fe/scint) v centrální oblasti Základní rozdělení: long barrel ( η < 1) vs. extended barrel (1 < η < 1.6) 64 modulů v azimutálním úhlu Segmentace cel: Δη x Δφ = 0.1 x 0.1, resp. 0.2 x 0.1 v poslední vrstvě 3 vrstvy v podélném směru každá cela čtena dvěma fotonásobiči Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 4
Tilecal (2) Čtení signálu: sekundární nabité částice produkují světlo ve scintilátorech světlo vedeno WLS vlákny na fotonásobiče, konverze na analogový elektrický signál fyzikální signál : puls tvarován (stejná šířka nezávisle na velikosti signálu) digitalizován (frekv. 40 MHz), 7 čísel z každého eventu bi-gain readout high-gain: 0 12 GeV low-gain: 12 800 GeV Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 5
Rekonstrukce signálu: Tilecal (3) fit tvarem pulsu na 7 čísel, amplituda = energie 2 nebo 3 parametry (pedestál a amplituda, případně čas) v ATLASu se používá tzv. Optimal Filtering při nízkém šumu je to ekvivalentní fitu rychlejší než fit, v případě správné synchronizace stačí jedna iterace Kalibrace Tilecalu 3 hlavní systémy jejich kombinací lze kalibrovat zvlášť elektroniku, fotonásobič a optický systém Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 6
Svazkové testy Tilecal (1) Ve svazcích částic kalibrováno 11% modulů kalorimetru svazky elektronů, hadronů (π, p) a mionů při různých energiích z SPS Kalibrace elektrony: Mean: 1.050 pc/gev RMS: 2.4% všechny cely v první radiální vrstvě ozářeny svazky elektronů pod úhlem 20 o určena kalibrační konstanta 1.050 ± 0.003 pc/gev RMS=2.4% kvůli fluktuacím v kvalitě optických komponent Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 7
Svazkové testy Tilecal (2) Testy s vysokoenergetickými miony (180 GeV) testy uniformity odezvy kalorimetru, zejména se svazky vstupujícími pod úhlem ±90º (miony projdou celým kalorimetrem) projektivní izolované miony: výborné odlišení signálu od šumu, S/N = 44 (tower) a S/N = 18 (D-cela) Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 8
Svazkové testy Tilecal (3) Odezva na piony (η = 0.35) linearita: kalorimetr je nekompenzovaný, e/h = 1.34 raw data (and MC) +leakage corrections Fit: Groomova parametrizace E E beam = 1 F h F h e/h F h = E m 1 beam E 0 rozlišení E = 52.9±0.9 E [GeV ] 5.7±0.2 Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 9
Výsledky z prvních pp dat (1) Střední hodnota energie z cel kalorimetru při 7 TeV cut na potlačení šumu: E(cell) > 500 MeV data dobře odpovídají MC Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 10
Výsledky z prvních pp dat (2) Rozdělení energie cel v Tilecalu v RNDM stream a ve srážkách při energiích 900 GeV, 2.36 TeV a 7 TeV MC celkem dobře popisuje rozdělení s výjimkou oblasti šumu Vylepšení: 2*G popis šumu: Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 11
Výsledky z prvních pp dat (3) Stav Tile kalorimetru: v současné době 2.74% cel je vypnuto odpovídá celkem 7 modulům, 5 z nich kvůli nefunkčnímu zdroji napětí celkem máme 3.2% cel tzv. maskováno (tj. nečte se z nich energie) vypnuté cely, cely s vysokým šumem či data corruption Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 12
Šum v kalorimetru Šum v Tilecalu je obecně nízký, mnohem nižší než v LAr Tilecal např. triggeroval na kosmické miony Vlastnosti šumu v Tilecalu závislost na pseudorapiditě ne-gaussovský tvar popis pomocí dvou gaussiánů, důležité např. pro konstrukci topoclusterů (4-2-0) složitý popis v MC, první výsledky k dispozici (viz. dále) koherentní složka několik studií stále probíhá k dispozici Athena tool TilecalNoiseFilter (odečtení common-mode šumu), brzy by se měl stát standardním nástrojem (snad již pro 7 TeV data reprocessing) Seminář FzÚ, 9.4.2010 Tomáš Davídek, ÚČJF MFF UK 13