Tesis doctoral de Carolina Gabaldon Ruiz
1 introduction 7 2 theoretical background 9 2.1 standard model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.1.1 the standard model lagrangian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.2 the higgs mechanism . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.3 thew and z boson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.3.1 thew production cross section . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2 extensions to the standard model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 event generators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3 lhc machine and atlas detector 21 3.1 the large hadron collider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2 the atlas experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.2.1 inner detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.2.1.1 dead material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.2 the calorimeters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2.2.1 the electromagnetic calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.2.2.2 the hadronic calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.2.2.3 the forward calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.3 the muon spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.4 atlas trigger system . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2.4.1 bptx detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4 the atlas electromagnetic calorimeter 35 4.1 principle of operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 4.1.1 electromagnetic shower development . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 4.1.1.1 bremsstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 contents 4.1.1.2 pair production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.1.1.3 compton and rayleigh scattering . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.1.1.4 photoelectric effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.2 energy loss due to ionization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 4.1.3 energy resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4.2 detector requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.3 description of the em calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 4.3.1 barrel specific properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.3.2 endcap specific properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.3.3 segmentation and granularity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 4.3.4 high voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4.3.5 electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4.3.6 main differences between em endcap and barrel . . . . . . . . . . . . 51 5 signal reconstruction performance 53 5.1 optimal filtering method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 5.2 prediction of physics pulse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.2.1 computation of gphys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3 response transformation method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.3.1 extraction of the calibration boards parameters: tcali and fstep . . . . . 61 5.3.2 extraction of the detector parameters: t0 and tr . . . . . . . . . . . . . 62 5.4 validation of the signal reconstruction method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.4.1 beam splash data selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5.4.1.1 cell selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 5.4.2 matching data and predicted physics pulses . . . . . . . . . . . . . . . 69 5.4.3 quality of the signal reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 5.4.4 impact of the signal reconstruction on the constant term . . . . . . . . 76 5.5 conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 6 drift time measurements 79 6.1 ionization signal in the calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 6.2 drift time measurement method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.2.1 effect of the accordion bend . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 6.2.2 effect of a readout electrode shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 6.2.3 global drift time fit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.3 tbend and fbend from monte carlo simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4 contents 6.3.1 em barrel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 6.3.2 em endcap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 6.3.2.1 determination of tbend , fbend and tdri f t . . . . . . . . . . . 87 6.3.2.2 difference between photons and muons . . . . . . . . . . . . 89 6.4 cosmic data selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 6.4.1 data samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 6.4.2 energy cuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 6.4.3 pulse quality cuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6.4.4 fit quality cuts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 6.4.5 final statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.5 results and discussion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.5.1 quality of the pulse shape description . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.5.2 drift time measurement along pseudo-rapidity . . . . . . . . . . . . . 101 6.5.2.1 em barrel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 6.5.2.2 em endcap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.5.3 drift time uniformity along azimuth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 6.5.4 response uniformity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 6.5.5 drift velocity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 6.5.6 direct determination of local gap and drift velocity at operating point . 115 6.5.7 electrode shift . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.5.8 systematic uncertainties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.6 conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 7 wen discovery with early data 123 7.1 monte carlo samples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 7.2 measurement of the missing transverse energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 7.2.1 cell-based reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 7.3 electron reconstruction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 7.4 wen analysis with standard 6et . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 7.5 wen analysis with calorimetric 6et . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 7.6 conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Datos académicos de la tesis doctoral «Calibration of the electromagnetic atlas calorimeter and search or the w `exotic boson«
- Título de la tesis: Calibration of the electromagnetic atlas calorimeter and search or the w `exotic boson
- Autor: Carolina Gabaldon Ruiz
- Universidad: Autónoma de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 23/04/2010
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jose Del Peso Malagon
- Tribunal
- Presidente del tribunal: fernando Barreiro alonso
- concepción celia Oliver amoros (vocal)
- Juan pablo Fernandez ramos (vocal)
- José Salt cairols (vocal)