Kurzfassung
Diese Arbeit behandelt die Entwicklung eines technischen Prototypen eines hochseg- mentierten Hadronkalorimeters für Präzissionsmessungen am zukünftigen International Linear Collider (ILC). Die Präzisionsmessungen am ILC stellen besondere Herausforderun- gen sowohl für die Detektortechnologie als auch für die Rekonstruktionsmethoden dar. In dieser Arbeit werden zwei Aspekte zu hadronischen Endzuständen untersucht. Der erste Teil behandelt einen Prototypen eines hoch segmentierten hadronischen Kalorime- ters and der zweite Teil kinematische Fits zur Bestimmung der Higgs-Selbstkopplung in Zerfällen des Higgs Boson in b quarks.
Die Herausforderung für den untersuchten Prototypen des hadronischen Kalorimeters liegt in der Demonstration der technischen Machbarkeit eines realen Detektors. Der ILC verfolgt das Particle Flow Konzept, als Konsequenz daraus folgt für das Kalorime- tersystem eine hohe Granularität und eine integrierte Ausleseelektronik. Zwei wichtige Aspekte des Kalorimeter-Prototypen sind die kanalweise einstellbare Triggerschwelle und die Power-Pulsing-Funktionalität, um den Energieverbrauch zu minimieren.
In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass bei der derzeitigen Auslesechipgeneration der Einsatz der kanalweisen Schwellenanpassung zu einer Verschiebung der globalen Trigger- schwelle führt. Trotz Funktionalität des Power-Pulsing liegt der Gesamtstromverbrauch 30-mal über dem angestrebten Verbrauch von 25μW/Kanal. In den Daten einer Test- strahl Kampagne am CERN 2012 wurde das Pedestal bestimmt, die Stabilität untersucht sowie Besonderheiten des Pedestals identifiziert.
Um die Genauigkeit für die Messung der Higgs Selbst-Kopplung zu verbessern, un- tersucht diese Arbeit die Verwendbarkeit kinematischer Fits im Rahmen des Higgs- Selbstkopplung. Grundlage der Analyse ist der Leptonenkanal ZHH → l ̄lb ̄bb ̄b. Es konnte gezeigt werden, dass die Verwendung kinematischer Fits die Massenauflösung verbessert und so die Unsicherheit des Wirkungsquerschnitts um 18% reduziert. Die Verwendung eines modifizierten Fit Prozessors verbessert die richtige Zuordnung von Jets zu Bosonen um ∼ 13%.
This work deals with the development of a technical prototype of a highly segmented hadron calorimeter for precision measurements at the future International Linear Col- lider (ILC). The precision measurements at the ILC pose special challenges for both the detector technology as well as for the reconstruction methods. In this thesis two aspects to hadronic final states are examined. The first part deals with a prototype of a highly segmented hadronic calorimeter and the second part with kinematic Fits for the deter- mination of the Higgs self-coupling in decays of the Higgs boson into b quarks. The challenge for the examined prototype of the hadronic calorimeter is the demon- stration of the technical feasibility of a real detector. The ILC is pursuing the Particle Flow concept, as a consequence, it follows for the calorimeter a high granularity and an integrated readout electronics. Two important aspects of the calorimeter prototype are the channel-wise adjustable trigger threshold and the power-pulsing functionality to minimize the power consumption. In this work it could be shown that with the current readout chip generation, the use of the channel-wise threshold adjustment leads to a shift of the global trigger threshold. Despite of the functionality of the power pulsing, the total current consumption is 30 times above the desired power consumption of 25μW/channel. In the data of a test beam campaign at CERN 2012 the pedestal was determined, the stability analyzed and specific features of the pedestal identified. In order to achieve the accuracy for the measurement of the Higgs self-coupling, this work examines the applicability of kinematic fits within the framework of the Higgs self- coupling analysis. Basis of the analysis is the lepton channel ZHH → l ̄lb ̄bb ̄b. It could be shown that the use of kinematic fits improves the mass resolution, thus the uncertainty of the cross section is reduced by 18%. The use of a modified fit processor improves the correct assignment of jets to bosons by ∼ 13%.