"Spurfindungseffzienz der ersten Triggerstufe von HERA-B im Einzel-Lepton Modus"

"Tracking Efficiency of the HERA-B First Level Trigger in the Single Lepton Mode"

Kurzfassung

Das Experiment HERA-B wurde mit dem Ziel gebaut, CP-Verletzung in Zerfällen von neutralen B Mesonen zu messen. Um Zerfälle in dem sogenannten Goldenen Zerfallskanal B⁰ -> J/ψ K⁰_S zu untersuchen, wurde die erste Triggerstufe (First Level Trigger, FLT) entwickelt, die in der Lage ist, J/ψ -> l⁺l^- Zerfälle zu selektieren. Sie bietet einen Unterdrückungsfaktor von 200 gegenüber dem hadronischen Untergrund. Der FLT besteht aus einem Netzwerk von etwa 80 dedizierten Prozessoreinheiten, welche die Rekonstruktion von O(10⁷) Spuren pro Sekunde während der Datennahme erlaubt. Die Rekonstruktion beinhaltet die Bestimmung der Spurimpulse und der invarianten Massen von Spurpaaren.

Diese Arbeit behandelt die Leistungsfähigkeit des FLT während der Datennahme im Jahr 2000. Sie umfasst die Analyse des Detektorverhaltens und der Datenübertragung, soweit es die Funktionalität des FLT betrifft. Darauf aufbauend werden Kanalmasken erstellt, welche in der FLT Simulation verwendet werden.

Die Übereinstimmung zwischen dem FLT System und deren Simulation wird auf der Basis von einzelnen Ereignissen untersucht. Hierzu werden Spuren verglichen, welche vom FLT System und der Simulation rekonstruiert worden sind. Die korrekte Beschreibung des FLT Algorithmus in Hardware und Simulation wird gezeigt. Probleme in der Übertragung der Detektorinformationen werden untersucht.

Die Spurfindungseffizienz des FLT für einzelne Spuren wird mit Monte Carlo Ereignissen untersucht. Neben der intrinsischen Effizienz des FLT für einen idealen Detektor werden auch die Einflüsse betrachtet, die sich bei dem realen Detektor ergeben. Dies beinhaltet sowohl die Treffereffizienzen und die Alignierung der Spurkammern als auch fehlerhaft arbeitende Kanäle in den Spurkammern.

Zusammenfassend wird die Einzelspureffizienz des FLT für Elektronen angegeben. Die Rekonstruktionseffizienz des FLT für ein Elektron aus einem J/ψ -> e⁺e^- Zerfall, welches die Akzeptanz des FLT in den äußeren Spurkammern passiert, beträgt
ε = (26.3 ± 0.5 (stat) ^+0.9 _-1.2 (syst))%
Dieses Ergebnis berücksichtigt alle untersuchten Effekte. Es beinhaltet die Simulation des auf dem elektromagnetischen Kalorimeter basierenden Pretriggers mit einem Schnitt auf die transversale Energie auf die Energiedeposition von E_T > 1.0 GeV.

Titel

Kurzfassung

Summary

The experiment HERA-B has been designed to measure CP violation in the decay of neutral B mesons. In order to collect B decays in the gold-plated channel B⁰ -> J/ψ K⁰_S, the First Level Trigger (FLT) is designed to select J/ψ -> l⁺l^- decays. It reduces the hadronic background by a factor of 200.

The FLT is built from a network of about 80 custom designed processor boards which allow an online reconstruction of O(10⁷) tracks per second, including the calculation of momenta of tracks and invariant masses of track pairs.

This thesis is about the performance and efficiency of the HERA-B FLT during the data taking of the year 2000. The analysis describes the detector performance and the data transmission, as it concerns the FLT. Based on that results, channel maskings are generated, which are applied in the simulation of the FLT.

The correspondance between the FLT hardware and simulation is investigated by comparing tracks which are reconstructed by the FLT hardware and simulation on a event-by-event basis. The agreement between FLT hardware and simulation is shown. Limitations on the correspondance, which are introduced by the hit data transmission, are demonstrated.

Concluding, the single track efficiency of the FLT for electrons is calculated. The efficiency that the FLT triggers on an electron which originates from a J/ψ -> e⁺e^- decay and which passes the FLT outer tracker acceptance is
ε = (26.3 ± 0.5 (stat) ^+0.9 _-1.2 (syst))%
This takes into account all eects which are investigated. It includes a simulation of the ECAL pretrigger with a cut on the transverse energy of a cluster in the ECAL of E_T > 1.0 GeV.