Калориметр на основе кварцевых волокон

• Автор: Колосов, Виктор Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 117 с.

Оглавление
1 Введение
2 Обзор ранних работ
2.1 Обзор вариантов переднего калориметра
2.2 Радиационные испытания кварцевых волокон
2.3 Испытания прототипа длиной 12
3 Испытания прототипов адронного кварцевого калориметра
3.1 Исследование несегментированного прототипа
3.1.1 Конструкция модулей
3.1.2 Тестовый пучек
3.1.3 Схема считывания и калибровка прототипа
3.1.4 Данные
3.1.5 Методы отбора событий
3.1.6 Флуктуации пьедесталов
3.2 Экспериментальные результаты для электронов
3.2.1 Линейность сигнала
3.2.2 Энергетическое разрешение
3.2.3 Пространственная однородность
3.2.4 Угловые эффекты
3.3 Экспериментальные результаты для адронов

3.3.1 Амплитудно-энергетическая зависимость и
энергетическое разрешение для адронов
3.3.2 Отношение сигналов е/7г
3.3.3 Поперечный профиль адронного и электромагнитного ливня
3.3.4 Продольный профиль адронного ливня
3.3.5 Временная структура отклика калориметра
3.4 Результаты изучения продольно-сегментированного
прототипа
3.4.1 Схема установки и тестовый пучек
3.4.2 Анализ данных
3.4.3 Анализ экспериментальных результатов для
отдельных частиц
4 Оценка характеристик калориметра для возможных физических процессов
5 Основные результаты исследований
6 Благодарности
А Методы восстановления сигнала от адронов и гамма-квантов при оценке отклика калориметра для адронных струй

1 Введение
Новое поколение коллайдеров, в настоящий момент представленное проектом LHC в ЦЕРН-е, предъявляет исключительные требования к элементам детекторов, в особенности, к калориметрам, работающим в области больших величин псевдобыстрот (3 < (77! < 5). Требования к технологии определяются физическими процессами, которые требуют измерений в области переднего калориметра, и условиями в которых предстоит работать калориметру.
Одной из основных задач, стоящих перед калориметром для передней области, будет измерение потерянной поперечной энергии E™lss. Одним из процессов характеризующихся потерей поперечной энергии, является распад тяжелого Хиггсова бозона по каналу Н —* Z(—> ll)Z{—» vv), где пара нейтрино от распада Z-бозона уносит недетектируемую поперечную энергию, равную примерно половине массы Хигссова бозона. Канал Н —> ZZ —> 1111 хотя и более предпочтителен с точки зрения легкости регистрации, но имеет в 6 раз меньшую вероятность. Поэтому, в следствие малого сечения рождения тяжелого (Мн > 500 — 700 ГэВ) Хигссова бозона, его регистрация становится возможной только в канале Н —» Z{—» ll)Z(—+ vv). При этом он дает широкий пик в распределении Ertmas при Е « Мя/2. Физическим фоном к такому процессу является ZZ континуум. Из инструментальных фонов наиболее вероятны рождение Z-бозона в сопровождении адронной струи, покидающей детектор из-за недостаточного перекрытия по псевдобы-

• сигнала от мюонов;
• временной структуры сигнала.
Анализ линейности сигнала в зависимости от энергии и энергетического разрешения для электронов, пионов и протонов также как и зависимости е/л отношения был выполнен для данных из второго цикла измерений.
Для изучения характеристик калориметра в первом цикле измерений использовались следующие наборы данных:
1. Электроны с энергиями 10, 12,15, 20, 35, 50, 80, 100, 120 и 150 ГэВ, пучек ориентирован по центру калориметра, угол между направлением пучка и осями волокон: 3° для экспозиций с зазеркален-ными концами волокон и 0° для волокон с удаленными зеркалами. Количество записываемых событий составляло примерно 25000 за экспозицию
2. Адроны при двух ориентациях калориметра: ф = 0° и ф = 180°, концы волокон зазеркалены. Отрицательные пучки адронов (тг~) имели энергии в диапазоне от 20 до 150 ГэВ. Положительные адронные пучки были с энергиями от 150 до 375 ГэВ и состояли из смеси положительных пионов и протонов с преобладанием последних при больших энергиях.
3. Электроны при энергии 80 ГэВ при различных углах: ф = 0°, 3° и 6° (концы волокон зазеркалены, в = 0°) и в = 1°, 2°, 3° и 4°