Studie van het zeer-voorwaartse jetenergiespectrum in proton-protonbotsingen aan √s = 7 TeV met de CASTOR calorimeter in het CMS experiment

Datum: 26 juni 2017

Locatie: Campus Groenenborger, U0.24 - Groenenborgerlaan 171 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Groenenborger)

Tijdstip: 16 uur

Promovendus: Alex Van Spilbeeck

Promotor: Pierre Van Mechelen

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Alex Van Spilbeeck - Faculteit Wetenschappen, Departement Fysica



Abstract

Deze thesis bestudeert de Quantumchromodynamica, de theorie die zich focust op de sterke interactie die verantwoordelijk is voor het samenhouden van protonen en neutronen in de atoomkern. Deze protonen en neutronen bestaan op hun beurt uit quarks, elementaire deeltjes die bijeengehouden worden door gluonen (tezamen “partonen”).

De sterke interactie is bovendien zo sterk dat het ongemogelijk is om een quark of gluon afzonderlijk te bestuderen: een van de manieren om partonen te onderzoeken, is door in het proton te kijken. De energieschaal of resolutie waarmee dit gebeurt (Q²) heeft een invloed op de waarschijnlijkheid om een parton met energiefractie x aan te treffen. Partondichtheidsfuncties (PDF) kwantificeren de waarschijnlijkheid om bij schaal Q² een deeltje met fractie x te observeren.

Eens men de waarde van een PDF kent uit enkele observaties, kan men de waarde voor andere observaties voorspellen dankzij evolutievergelijkingen. Tot heden zijn de DGLAP-evolutievergelijkingen zeer betrouwbaar gebleken, ondanks enkele benaderingen in de berekening ervan. Het wordt aangenomen dat bij zeer lage waarden voor x de DGLAP-evolutievergelijkingen geen betrouwbare voorspellingen meer zullen afleveren en dat andere evolutievergelijkingen gebruikt moeten worden.

Het Standaard Model wordt getest middels botsingen van protonen met een grote hoeveelheid energie in zogenaamde deeltjesversnellers. De grootste en bekendste deeltjesversneller is de Large Hadron Collider (LHC) te Genève, waaraan vier grote experimenten verbonden zijn. Deze experimenten registreren de door de LHC uitgevoerde deeltjesbotsingen en kunnen de resultaten gebruiken om de theorie te toetsen. Een van de vier grote experimenten is de Compact Muon Solenoid (CMS) waaraan de Universiteit Antwerpen verbonden, en deze detector bevat een "zeer voorwaartse" calorimeter: CASTOR.

De combinatie van de hoog-energetische botsingen aangeleverd door LHC en de positie van de CASTOR calorimeter binnen de structuur van CMS laat toe om de lage-x regio te testen.

In deze thesis wordt criteria opgesteld voor de selectie van deeltjesbotsingen. Deze botsingen worden vervolgens geanalyseerd en er wordt een jetenergiespectrum opgesteld, na calibratie van individuele jets om te corrigeren voor mogelijk energieverlies. Na deze stap wordt het gehele spectrum middels ontvouwing gecorrigeerd voor overlappende jets of gedeeltelijk gemeten jets, en de incorrecte meting van jetenergie. Aan dit bewerkte spectrum worden vervolgens systematische onzekerheden toegevoegd om rekening te houden met afwijkingen op de metingen van de positie, incorrecte omzetting van analoog naar digitaal signaal in de meting en modelafhankelijkheid. In een laatste stap wordt het spectrum vergeleken met een gelijkaardig spectrum dat gemeten werd bij hogere energie.



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen