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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.43.2014.tde-22012015-135852
Documento
Autor
Nome completo
Camila de Conti
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Munhoz, Marcelo Gameiro (Presidente)
Deppman, Airton
Gregores, Eduardo de Moraes
Título em português
Proposta de um novo calorímetro eletromagnético para o experimento ALICE - LHC
Palavras-chave em português
Acelerador de Partículas
Calorímetro Eletromagnético
FoCal (Forward Calorimeter)
Fótons Diretos
Píons Neutros
Resumo em português
No presente trabalho é explorada a performance do FoCal, um calorímetro eletromagnético frontal, com alta resolução espacial, proposto como um upgrade para o experimento ALICE, no LHC. O principal objetivo deste detector é fazer a medida de fótons diretos na região de pseudo-rapidez 2.5 < < 4.5. Essa região frontal é dominada por fótons provenientes do decaimento de hadrons, principalmente do píon neutro , e portanto uma eficiente medida de fótons diretos está diretamente associada à eficiência em se identificar fótons provenientes do decaimento do píon neutro. Para distinguir fótons diretos de fótons de decaimento do píon neutro, são explorados três diferentes métodos de análise, a saber, massa invariante, análise da forma do chuveiro e isolamento, sendo cada um deles adequado a uma diferente faixa de energia do píon neutro. O método da massa invariante permitiu identificar fótons de píon neutro com uma eficiência de 95% num ambiente de partículas únicas, para píon neutro com energia entre 0 e 300 GeV. Num ambiente pp, esse método mostra uma eficiência de 85%. A análise da forma do chuveiro foi capaz de identificar, com um dado corte no parâmetro de forma Width1, fótons diretos com uma eficiência acima de 90% e de rejeitar fótons de píon neutro com uma eficiência que varia de 65% a 95%, no intervalo de energia de 300 GeV a 500 GeV, num ambiente de partículas únicas. Essas eficiências podem ser melhoradas se for aplicado um corte dependente da energia e a rejeição de píon neutro pode também ser melhorada se os eventos mais assimétricos puderem ser melhor reconstruídos pelo detector no futuro. No método de isolamento, aplicado ao ambiente pp e PbPb, é explorado o melhor valor de raio de isolamento Riso a ser usado em cada ambiente. Por este método podem ser atingidas altas eficiências em detectar fótons diretos, mas o método se mostra limitado pelo grande fundo de fótons de decaimento, e a pureza dos cortes testados não atinge valores maiores que cerca de 10%. E mostrado que o uso de um trigger em 40 GeV pode melhorar a pureza dos cortes de 0.01 % para cerca de 10%. Foi feita a otimização de alguns parâmetros de análise, permitindo melhor desempenho desses métodos de análise explorados
Título em inglês
Proposal of a New Eletromagnetic Calorimeter for the ALICE-LHC experiment
Palavras-chave em inglês
Direct Photons
Eletromagnetic Calorimeter
FoCal ( Forward Calorimeter)
Neutron Pions
Particle Acelerator
Resumo em inglês
In the present work is explored the performance of the FoCal, a forward electromagnetic calorimeter, with high granularity, proposed as an upgrade for the ALICE experiment, in LHC. The main goal of the detector is to be able to identify direct photons in the pseudo-rapidity region 2.5 < < 4.5. This forward region is dominated by decay photons, mainly photons from neutron pion decay, so an efficient mesurement of direct photons is directly associated to the efficiency in identify photons from neutron pion decay. To separate direct photons from neutron piondecay photons, it is explored three different analysis methods, the invariant mass, shower shape and isolation, each one useful in a different energy range of the neutron pion. The invariant mass method allowed to identify photons from neutron pion with an efficiency around 95% in a single particle environment, for neutron pion with energy between 0 and 300 GeV. In a pp environment, this method showed an efficiency of 85%. The shower shape method was able to identify, by a given cut in the shower shape parameter Width1, direct photons with an efficiency of 90% and to reject 65% to 95% of the photons from neutron pion in the energy range of 300 GeV to 500 GeV, in a single particle environment. This efficiencies can be improved if there is aplied a cut that depends on the energy and the neutron pion rejectioncan also be improved if the more assimetric decays can be better reconstructed by the detector in the future. The isolation method is aplied to a pp and PbPb environments, and it is explored the best value of isolation radius Riso to be used in each environment. By this method, it can be reached high efficiencies in detecting direct photons, but the method is limited by the high background of decay photons, and the purity of the cuts is not better than about 10%. It is showed that a trigger in 40 GeV can improve the purity from 0.01% to about 10%. It was made an optimization of some of the used analysis parameters, leading to an improvement of the explored analysis methods.
 
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DissertCONTI.pdf (5.78 Mbytes)
Data de Publicação
2015-02-25
 
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