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

Überblick

• 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

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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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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:

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2

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Conformal Mapping II• Koordinatenursprung ist Punkt des Kreises

• Allgemeiner Fall: beliebiger Punkt (xt, yt) ist Punkt des Kreises

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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

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)– Probleme durch hohe Ausleuchtung/Spurdichte,

-Elektronen, kurze Spuren

– aber: keine Verschlechterung gegenüber vorherigem Rekonstruktionsprogramm

– 10-fach schnellere Laufzeit

Zusammenfassung und Ausblick

• Konstruktion einer FTPC abgeschlossen; transportfertig

• Rekonstruktionssoftware arbeitet fehlerfrei und schnell

• 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, 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