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Particle identification with the Endcap Disc DIRC for PANDA

Teilchenidentifikation mit dem Endkappen Disc DIRC für PANDA

Schmidt, Mustafa Andre


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-134867
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2018/13486/

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Freie Schlagwörter (Deutsch): PANDA , PID , Cherenkov
Freie Schlagwörter (Englisch): PANDA , PID , Cherenkov
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: II. Physikalisches Institut
Fachgebiet: Physik
DDC-Sachgruppe: Physik
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 16.02.2018
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 21.02.2018
Kurzfassung auf Englisch: The PANDA experiment at the FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) accel- erator complex in Darmstadt is designed to study hadronic interactions of antiprotons with momenta up to 15 GeV/c, scattered off an internal proton target. For the purpose of excellent particle identification, two Cherenkov detectors for the target spectrometer are currently under development: The Barrel DIRC with a cylindrical shape around the target and the Endcap Disc DIRC (EDD) that will be placed in the forward endcap region of the PANDA target spectrometer.
The EDD covers the polar angle range 5◦ ≤ θ ≤ 22◦. It is designed to separate pions and kaons up to momenta of p = 4 GeV/c with a minimum π/K separation power of 3 standard deviations. The desired detector performance regarding the Cherenkov angle resolution and photon yield for different setups and parameters has been validated with the help of Monte-Carlo simulations. One of the main goals was the implementation of the dedicated simulation and reconstruction algorithms in the analysis framework Pan- daRoot.
In addition to that, an analysis of a specific physics channel including the decay of the glueball candidate f0(1500) has been performed. New testbeam results obtained in the DESY facility with an upgraded detector prototype have been analyzed and compared with Monte-Carlo simulations in order to validate the desired detector resolution and photon yield.
The free running data acquisition in PANDA requires an online reconstruction for all detectors in combination with event filtering algorithms. As a feasibility study, as simple online reconstruction algorithm has been designed and tested on an FPGA board. It can be extended to provide event filtering in the final detector.
Furthermore, the upgrade of an existing device for cosmic muons in combination with a EDD prototype has been investigated. This test stand is planed to be used for detailed tests of the detector prototype and final detector.
Kurzfassung auf Deutsch: Das PANDA-Experiment am FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) Beschleu- nigerkomplex in Darmstadt wurde entwickelt, um hadronische Wechselwirkungen von Antiprotonen mit Impulsen bis 15 GeV/c zu studieren, die an einem internen Protonen- target gestreut werden. Um eine exzellente Teilchenidentifikation zu gewa¨hrleisten, wer- den zur Zeit zwei Cherenkov-Detektoren fu¨ r das Target-Spektrometer entwickelt: Der Barrel DIRC, der in zylindrischer Form das Targetspektrometer umhu¨ llt und der Endcap Disc DIRC (EDD), der an der vorderen Endkappe des Target-Spektrometers angebracht werden soll.
Der EDD deckt den Polarwinkelbereich 5◦ ≤ θ ≤ 22◦ ab. Er wird zur Separation von Pionen und Kaonen mit Impulsen bis zu p = 4 GeV/c mit einer π/K Separati- onsfa¨higkeit von mindestens 3 Standardabweichungen genutzt. Das gewu¨ nschte Detek- torverhalten in Bezug auf die Auflo¨ sung des Cherenkov-Winkels und die Photonenzahl fu¨ r verschiedene Design-Konfigurationen ist mit der Hilfe von Monte-Carlo-Simulatio- nen untersucht worden. Eines der wichtigsten Ziele ist die Implementierung zugeho¨ riger Simulations- und Rekonstruktionsalgorithmen in das Analyse-System PandaRoot.
Zusa¨tzlich dazu ist ein bestimmter Physikkanal analysiert worden, der den Zerfall ei- nes Glueball-Kandidaten f0(1500) beinhaltet. Die aktuellen Ergebnisse des letzten Test- beams am DESY mit einem erweiterten Prototypen sind analysiert und mit Monte-Carlo- Simulationen verglichen worden, um zu zeigen, dass die gewu¨ nschte Detektorauflo¨ sung erreicht werden kann.
Die kontinuierliche Datennahme in PANDA macht eine Online-Rekonstruktion fu¨ r alle Detektoren in Kombination mit dem Filtern von Events no¨ tig. In einer Machbarkeitsstu- die wurde ein einfacher Algorithmus fu¨ r eine Online-Rekonstruction geschrieben und auf einer FPGA-Karte gestet. Dieser kann erweitert werden, um im finalen Detektor in- teressante Events herauszufiltern.
Außerdem ist die Aufru¨ stung eines bestehenden Teststandes fu¨ r kosmische Myonen zusammen mit einem Prototypen fu¨ r den EDD untersucht worden. Dieser Teststand soll fu¨ r weitere detaillierte Studien des Prototypen und finalen Detektors verwendet werden.
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