Jula Draeger, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2011 :

"Spurbasiertes Alignment des CMS Siliziumspurdetektors und dessen Auswirkungen auf Physikobservablen"


"Track Based Alignment of the CMS Silicon Tracker and its Implication on Physics Performance"



Schlagwörter: alignment, track based alignment, CMS silicon tracker
PACS : 06.60.Sx

Summary

Kurzfassung

Um das volle Entdeckungspotential bezüglich neuer Physik jenseits des Standard Models mit dem CMS Detektor ausschöpfen zu können, ist eine sorgfältige Kalibration und ein profundes Verständnis auftretender Detektoreffekte von Nöten, um realistische Abschätzung für die detektorspezifischen Unsicherheiten angeben zu können. In dieser Arbeit wird das spurbasierte Alignment des Silizium-Spurdetektors von CMS mit dem Millepede II Algorithmus beschrieben, welches unter Verwendung der Informationen aus Spuren der kosmischen Strahlung und aus Kollisionendaten bei Schwerpunktsenergien von 7 TeV, eine hervorragende lokale Alignment Präzision erzielt, die in weiten Teilen des Detektors die Designspezifikationen erreicht. Desweiteren werden die Auswirkungen des Alignments auf das 'b-tagging' oder die rekonstruierte Z-Boson Resonanz untersucht. Letztere speziell im Hinblick auf solche Detektorverzerrungen, welche die Lösung des zu Grunde liegenden Minimierungsproblems kaum verändern, dafür aber die Spurparameter und die aus ihnen abgeleiteten Größen beeinfl ussen. Die Determinierung und Vermeidung solcher weak modes stellen die zukünftigen Herausforderungen an das Alignment dar.

Titel

Kurzfassung

Summary

In order to fully exploit the discovery potential of the CMS detector for new physics beyond the Standard Model at the high luminosity and centre-of-mass energy provided by the Large Hadron Collider, a careful calibration of the detector and profound understanding of its impact on physics performance are necessary to provide realistic uncertainties for the measurements of physics processes. This thesis describes the track-based alignment of the inner tracking system of CMS with the Millepede II algorithm. Using the combined information of tracks from cosmic rays and collisions taken in 2010, a remarkable local alignment precision has been reached that meets the design specifi cations for most regions of the detector and takes into account instabilities of the detector geometry over time. In addition, the impact of the alignment on b tagging or the Z boson resonance are investigated. The latter is studied to investigate the impact of correlated detector distortions which hardly influence the overall solution of the minimisation problem but introduce biases in the track parameters and thus the derived physics quantities. The determination and constraint of these weak modes present the future challenge of the alignment task at CMS.