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Entwicklung einer radialen Spurendriftkammer für
den Nachweis geladener Teilchen beim Experiment STAR (RHIC)
Markus D. Oldenburg
Max-Planck-Institut für Physik, München
für die STAR FTPC Kollaboration
DPG-Frühjahrstagung Dresden, 20. März 2000
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Überblick
• STAR @ RHIC
• Die Forward TPC
• Spurrekonstruktion– Conformal Mapping– Laufzeitoptimierung
• Ergebnisse
• Zusammenfassung und Ausblick
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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
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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
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7919797 AuAu
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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
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Simulierte Ladungsverteilung in einer Padreihe
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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)
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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:
222
2
2
)()(
'
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Conformal Mapping II• Koordinatenursprung ist Punkt des Kreises
• Allgemeiner Fall: beliebiger Punkt (xt, yt) ist Punkt des Kreises
20
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20
20
2 )()(
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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
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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
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Laufzeit
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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)– Probleme durch hohe Ausleuchtung/Spurdichte,
-Elektronen, kurze Spuren
– aber: keine Verschlechterung gegenüber vorherigem Rekonstruktionsprogramm
– 10-fach schnellere Laufzeit
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Zusammenfassung und Ausblick
• Konstruktion einer FTPC abgeschlossen; transportfertig
• Rekonstruktionssoftware arbeitet fehlerfrei und schnell
• Optimierung der Parameter und Cuts
• Steigerung der Effizienz
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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, M. Oldenburg,
N. Schmitz, A. Schüttauf, J. Seyboth, P. Seyboth
• 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