08.09.2012Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD1 Spurrekonstruktion...

08.09.2012 Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD 1

Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD


International Linear Collider ILC Was?

Linearer Teilchenbeschleuniger e+ e- Kollisionen Ca. 30km lang 250 GeV, 500 GeV, 1 TeV

Wofür? LHC als Entdecker: hohe Energien durch

Verwendung von Protonen ILC als Lupe: Präzisionsmessungen


ILC Vorteile: Sauber

kein QCD Hintergrund Präzise Energie Polarisation

Alternative: CLIC (3 TeV) Zukunft:

Technical Design Report Entscheidung Bau?


International Large Detector ILD


Forward Tracking Detector FTD


Spurrekonstruktion für FTD Jeder Detektor ist anders Hintergrund

Paarbildung (Photonen) Pixels: aufintegrierte Events Strips: Ghost Hits

Geschwindigkeit Efficiency und Ghost Rate Wart- und Lesbarkeit TPC

FTD


Tools

Zellulärer Automat Finden von Spurkandidaten

Kalman Filter Finden der Spurparameter Aussieben schlechter Kandidaten mit cut offs

Hopfield Neuronales Netzwerk Auflösen von Inkompatibilitäten


Zellulärer Automat

Diskrete Einheiten mit lokalen Regeln Biologie als Namensgeber Conways Spiel des Lebens

2D – Raster (e.g. Monitor) 1 Pixel = 1 Zelle Nachbarn = Zellen rundherum Mehr als 3 Nachbarn: Überbevölkerung (Tod) Weniger als 2 Nachbarn: Unterbevölkerung (Tod) Tote Zelle mit drei Nachbarn: Geburt


Conways Spiel des Lebens


Wozu das Ganze?

Idee: Kann man eine Messungen als Startsituation verwenden und Regeln schaffen, die geeignete Muster überleben lassen?

Aus Simulation wird Rekonstruktion Beispiel Conway: Für gewisse Startwerte bilden

sich stabile Objekte, sog. Glider


Toydetektor: ein Beispiel


Die wahren Spuren


Die wahren Hits


Mit Hintergrund


Ununterscheidbare Hits


Die Zellen des Automaten Die Definition von Zellen ist flexibel Für das Beispiel: 2 verbundene Hits Auch “Segment” genannt Zeit für erste Kriterien:

Nur Segmente bauen, die Sinn machen Hier: Nur was nah genug ist (1.33 facher

Ebenenabstand oder weniger) Woher nimmt man die Zahl? Analyse der Spuren!


Die Segmente (=Zellen)


Die Regeln des Automaten

Segmente haben einen Zustand: Natürliche Zahl: 0,1,2,3... Im Moment: alle sind auf 0 (schwarz)

Ein Nachbar ist: Ein Segment auf der Innenseite Mit selben Zustand Das gewisse Kriterien erfüllt

Hier: Winkel < 10°

In jeder Iteration erhalten Zellen mit mindestens einem Nachbarn +1 auf Zustand


Iteration 1


Iteration 2


Iteration 3


Iteration 4


Der Sinn dahinter Bsp: Segment mit Zustand 4 in Lage 4:

Ist mit einem Segment mit Zustand 3 verbunden Denn sonst kein Upgrade auf 4 Dieses mit einem Segment Zustand 2 usw. Bis hin zum IP → eine komplette Spur

Jetzt:

Löschen von Segmenten,

die das nicht erfüllen

(Zustand < Lage)


Aussortieren


Das Ende vom Lied? Der zelluläre Automat lässt sich weiter ausdehnen:

Längere Segmente Mehr Kriterien

Qualitäts Cuts mit Kalman Filter Ein Spurfit, der lokal arbeitet Bestimmt Parameter der Spuren Feedback, wie gut ein Spurkandidat ist

Ambiguitäten mit Hopfield Netz auflösen Spuren, die sich Hits teilen: hauptsächlich durch ghost tracks Sind inkompatibel zueinander Hopfield Netz sucht Subset von Spuren, das kompatibel ist und

möglichst hohe Qualität hat


Vorteile des Zellulären Automaten Schnell Frühes Nutzen von Information Kriterien leicht adaptier- und veränderbar Lässt sich gut auf Analyse von wahren Spuren

basieren


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit,und schönes Wochenende!


Back Up


Zusammenfassung Der ILC in Zukunft parallel zu LHC? Ein (sehr) kleiner Einblick in die Welt des

Trackings Für die Suche nach Mustern kann der zelluläre

Automat ein nützliches Tool sein


Messung von Higgs - Kopplung Folgendes Bild ist aus “Comparison of LHC and

ILC Capabilities for Higgs Boson Coupling Measurements” von Micheal Peskin

Es werden verglichen: LHC 14TeV 300fb 1 ⁻ HLC = ILC mit 250 GeV und 250fb 1 ⁻ ILC = ILC mit 500 GeV und 500fb 1 ⁻ ILCTeV = ILC mit 1 TeV und 1000fb 1 ⁻


Problem des Papers

Basiert auf älterer Abschätzung von LHC, es fehlen neuere Daten und Berechnungen


Ergebnis des Zellulären Automaten


Zellulärer Automat für FTD

Nicht ganz so übersichtlich

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