Please use this identifier to cite or link to this item: http://doi.org/10.25358/openscience-2818
Authors: Aliberti, Riccardo
Title: Particle Identification with Calorimeters for the Measurement of the Rare Decay K⁺ → π⁺𝛎𝛎̅ at NA62
Online publication date: 24-Jan-2019
Language: english
Abstract: Flavour physics is one of the most powerful fields in the search of new physics beyond the Standard Model. The kaon sector with the rare decay K^+ ➝ π^+νν̅ provides one of the cleanest and most promising channels. NA62, a fixed target experiment at the CERN SPS, aims to measure K^+ ➝ π^+νν̅ branching ratio with 10% precision to test the Standard Model up to an energy scale of hundreds of TeV. The rejection of the muon background is a crucial task for the measurement of the K^+ ➝ π^+νν̅ decay. The information from the Cherenkov and the Muon Veto detectors are not sufficient to achieve the required O(10^7) muon suppression and an additional factor of 10^2 has to be reached with a purely calorimetric particle identification. The calibration of the hadron calorimeter (HAC) represents an important challenge, which requires the development of innovative techniques. Since electrons and photons are absorbed by the electromagnetic calorimeter (LKr), the response of the HAC to electromagnetic showers is calibrated by exploiting stopped high energy muons. The obtained HAC energy resolution meets all the demands. The information about energy and shape of the showers detected by the LKr and HAC are combined into a Boosted Decision Trees algorithm to classify the impinging particles as muons, pions or electrons. The particle identification algorithm allows a muon rejection of 10^5 (including suppression from the muon veto detector) for 90% pion efficiency.
Flavourphysik ist einer der Bereiche, in dem die Suche nach neuer Physik jenseits des Standardmodells am aussichtsreichsten ist. Mit dem seltenen Zerfall K^+ ➝ π^+νν̅ bietet der Kaonsektor einen der saubersten und vielversprechendsten Kanäle. Das Fixed-Target-Experiment NA62 am CERN SPS strebt eine Messung der K^+ ➝ π^+νν̅ Zerfallsrate mit einer Präzision von 10% an. Dies entspricht einem Test des Standardmodells bis zu einer Energieskala von einigen Hundert TeV. Die Elimination des Untergrunds aus Myonen ist dabei eine wesentliche Voraussetzung für die K^+ ➝ π^+νν̅ Messung. Da die Cherenkov- und Myonvetodetektoren nicht die komplette erforderliche Unterdrückung von O(10^7) leisten können, müssen die Kalorimeter eine zusätzliche Myonunterdrückung von O(10^2) erreichen. Die Kalibration des Hadronkalorimeters (HAC) ist daher eine wesentliche Aufgabe, welche die Entwicklung neuer, innovativer Techniken nötig macht. Da Elektronen und Photonen im elektromagnetischen Kalorimeter (LKr) absorbiert werden, wird das HAC mit Hilfe von elektromagnetischen Schauern von vollständig im Kalorimeter gestoppten, hochenergetischen Myonen kalibriert. Die damit erreichte Energieauflösung des Hadronkalorimeters erfüllt sämtliche Anforderungen. Die im LKr und HAC gemessenen Schauerprofile und -energien dienen als Input für einen sogenannten Boosted Decision Tree, der die einfallenden Teilchen als Myonen, Pionen oder Elektronen klassifiziert. Der Algorithmus zur Teilchenidentifikation erreicht dabei eine Unterdrückung von 10^5 (einschließlich der Information des Myonvetodetektors) bei einer Effizienz von 90% für Pionen.
DDC: 530 Physik
530 Physics
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 08 Physik, Mathematik u. Informatik
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2818
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 140 Seiten
Appears in collections:JGU-Publikationen

Files in This Item:
File SizeFormat 
100002563.pdf20.76 MBAdobe PDFView/Open