Joachim Flammer, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 2001
Schlagwörter: HERA-B, Hochenergiephysik, Trigger, Pretrigger, Simulation, C++, DESY, J/Psi, Elektromagnetisches Kalorimeters
PACS: 13.20 Gd
Das Experiment HERA-B am Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) wurde zur Messung der CP-Verletzung im System der B-Mesonen entwickelt. Der kleine Wirkungsquerschnitt der bb-Produktion erfordert zusammen mit dem kleinen Verzweigungsverhältnis ein schnelles und leistungsfähiges Trigger System. Zur Auswahl von Ereignissen des goldenen Zerfalls ist das Trigger System auf den Nachweis des Zerfalls J/Psi --> l+l- optimiert und teilt sich in vier Stufen auf. Als Eingangssystem für den Zerfallskanal J/Psi --> e+e- führt das Pretrigger System des Elektromagnetischen Kalorimeters (ECAL) eine Clustersuche und -rekonstruktion im Kalorimeter durch und übergibt diese als Spurkandidaten an die erste Triggerstufe. Das Pretrigger System soll hierbei eine möglichst hohe Effizienz für den Nachweis der Elektronen und Positronen des Zerfalls des J/Psi-Mesons aufweisen und gleichzeitig eine möglichst geringe Zahl an Clustern von Untergrundereignissen liefern. Charakterisiert wirddas Pretrigger System durch seine Auflösungen, seine Raten und seine Effizienzen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die detailgetreue Simulation EcalSIM des ECAL Pretrigger Systems in einem objektorientierten Ansatz in C++ entwickelt und eine systematische Untersuchung der Leistungsfähigkeit des PretriggerSystems, d.h. der Auflösungen, der Raten und der Effizienzen, durchgeführt. Es wurde gezeigt, dass die Simulation die Hardware bitgenau beschreibt und in der Lage ist, die Hardware mit einer hohen Präzision zu reproduzieren und sie somit als präzises Werkzeug für physikalische Analysen zur Verfügung steht. Eine systematische Untersuchung der Auflösungen und der Leistungsfähigkeit des Pretriggers zeigte, dass derPretrigger seine Designanforderungen erfüllt. Die Bestimmung der Effizienz für das Ende der Datennahmeperiode 2000, während der sich das Pretrigger System noch in der Inbetriebnahmephase befand ergab eine Effizienz von (6,4 ± 0,8 ± 0,6) % für den Nachweis der direkt produzierten J/Psi-Mesonen. Die erreichbaren Effizienzen für die Datennahmeperiode 2001/2 hängen stark von dem Transversalenergieschnitt des Pretriggers ab, dessen Wahl wiederum von den verarbeitbaren Raten und Reduktionsfaktoren der höheren Triggerstufen abhängt.
The experiment HERA-B at the German Electron Synchrotron (DESY) has been developed to measure CP-violation in the B-meson system. The relatively small cross section for bb-production requires, together with the small branching ratio, a fast and efficient trigger system. To select golden decay events, the trigger system has been optimized for the detection of the decay J/Psi --> l+l- and divides into four levels. The pretrigger system of the Electromagnetic Calorimeter (ECAL) serves as the input system for the decay J/Psi --> e+e-. It performs a cluster search and reconstruction algorithm in the calorimeter and provides the First Level Trigger with these clusters as track seeds. The pretrigger system should have a high as possible efficiency for electrons and positrons of the decay of the J/Psi --> e>+e--meson and at the same time provide a small as possible number of clusters from underlying events. The pretrigger system is characterized by its resolutions, rates and efficiencies. Within the scope of this thesis, the detailed simulation EcalSIM of the ECAL pretrigger system has been developedin an object-oriented way using C++ and a systematic study of the performance of the pretrigger system, i.e. theresolutions, the rates and the efficiencies, has been performed. It has been shown, that the simulation describes the hardware on the bit level and is able to reproduce the hardware with high accuracy and therefore acts as a precise tool for physical analyses. A systematic study of the resolutions, and the performance of the pretrigger system has shown that the pretrigger is able to fulfill its design requirements.The determination of the efficiencies for the end of the year 2000 commissioning run, yielded an efficiency of (6,4 ± 0,8 ± 0,6) % for the detection of the prompt J/Psi-mesons. The efficiencies for the running period 2001/2 will strongly depend on ET trigger cut of the pretrigger system which depends on the maximum processing rates and reduction factors of the higher trigger levels.