Electron energy reconstruction in the electromagnetic endcap calorimeter using calibration hits

• Autores: Eduardo Nebot Busto
• Directores de la Tesis: Jose Maria del Peso Malagon (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2010
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: F. Barreiro Alonso (presid.), Juan Terrón Cuadrado (secret.), José Salt Cairols (voc.), Luciano Franco Mandelli (voc.), Emmanuel Monnier (voc.), Juan Pablo Fernández Ramos (voc.), Concepción Celia Oliver Amorós (voc.)
• Materias:
  • Física
    • Física teórica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • 1 Introduction 7 2 Theoretical background 9 2.1 The Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.2 Quatum chromodynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.3 Electroweak theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.4 Vector Boson production at the LHC . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 3 The ATLAS detector 17 3.1 The Large Hadron Collider . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3.2 The ATLAS detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.2.1 Physics requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2.2 Tracking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.3 Calorimeter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 3.2.4 Muon Spectrometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4 Review of calorimetry 25 4.1 Interaction of charged particles with matter . . . . . . . . . . . . . . 25 4.1.1 Energy loss by ionization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 4.2 Enery loss by radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2.1 Multiple scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.3 Interaction of photons with matter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3.1 The photoelectric effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3.2 The Comptom effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 4.3.3 Pair creation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.4 Electromagnetic Showers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.4.1 Shower generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.4.2 Energy resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 5 The ATLAS EMEC 41 5.1 Introduction and Calorimeter requirements . . . . . . . . . . . . . . . 41 5.2 The End-Cap Electromagnetic Calorimeter. . . . . . . . . . . . . . . 42 5.3 Spatial granularity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5.4 High Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.5 Presampler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 1 2 CONTENTS 6 The Calibration Hits method 51 6.1 Monte Carlo samples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6.2 Cluster Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 6.3 Description of the method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 6.4 Corrections for energy depositions in the calorimeter . . . . . . . . . 56 6.5 Corrections for longitudinal leakage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 6.6 Corrections for the energy loss in front of the Calorimeter . . . . . . . 63 6.6.1 Region with presampler |¿| < 1.8 . . . . . . . . . . . . . . . . 63 6.6.2 Region without presampler |¿| < 1.8 . . . . . . . . . . . . . . 65 6.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7 Results 71 7.1 Energy resolution and linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 7.1.1 Linearity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 7.1.2 Energy resolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 7.1.3 Uniformity of the response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 7.2 Low energy tails . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 7.3 Contribution from the different corrections . . . . . . . . . . . . . . . 87 7.4 Effect of the radius of conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 7.5 Performance of the CHM at ¿ > 2.375. . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 7.6 Effect of the fit Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 8 Calibration Hits Method on physics events 101 8.1 Data samples and event selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 8.2 Z Line Shape Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 8.3 Calorimeter performance regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 8.4 Effect of tails . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 8.5 Final state radiation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113