Das Beam-Kalorimeter für den International Linear Collider

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Das Beam-Kalorimeter fr den International Linear Collider. Inhalt: Der International Linear Collider Der Vorwrtsbereich des LDC Anforderungen Das Strahlkalorimeter BeamCal Beamstrahlung Schnelle Luminosittsmessung Strahlparameter Rekonstruktion Zusammenfassung. Ch.Grah - PowerPoint PPT Presentation

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  • Das Beam-Kalorimeter fr denInternational Linear ColliderCh.Grah

    DPG-Frhjahrstagung 2006, DortmundInhalt:Der International Linear ColliderDer Vorwrtsbereich des LDCAnforderungenDas Strahlkalorimeter BeamCalBeamstrahlungSchnelle LuminosittsmessungStrahlparameter RekonstruktionZusammenfassung

    Ch.Grah: Beam-Kalorimeter fr ILC

  • Der International Linear Collidernicht mastabsgerecht~30 kme+ Undulator @ 150 GeV (~1.2km)x2R = 955mE = 5 GeVRTML ~1.6kmML ~10km (G = 31.5MV/m)20mrad2mradBDS 5km(500 GeV)

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  • ILC Zeitplanung 2005 2006 2007 2008 2009 2010Global Design EffortProjektBaseline configurationReference DesignILC R&D ProgramTechnical Design

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  • Der Vorwrtsbereich des LDCLDC: Large Detector Concept Nachfolger des TESLA Detektors. Eines von insgesamt 4 Detektorkonzepten2mrad20mrad

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  • Vorwrtsbereich - Aufgabenneue 20mrad Geometrie (LDC)LumiCal (26 (43) mrad < < 153 mrad)Nachweis von em ww Teilchen mit niedrigem pTMessung von Bhahbas mit hoher Przision =>Messung der Luminositt mit BeamCal (5.6 mrad < < 28 (46) mrad)Nachweis von em ww Teilchen mit niedrigem pTMessung und Analyse der Energiedeposition von e+ePaaren aus Beamstrahlung

    LHCal Low angle hadron calorimeter PhotoCal (nicht eingezeichnet)Analyse von Beamstrahlung Photonen im Bereich von ~100rad

    Minimierung des Untergrundes im Inneren Detektor (z.B. TPC) durch Rckstreuung.20mrad => Rckstreuung durch Paare, die das LumiCal treffen, alte Geometrie (K.Bsser)

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  • BeamstrahlungBeamCal: 4 < < 28 mrad 15000 e+e- pro BX => 10 20 TeV ~ 10 MGy pro Jahr schnelle Auslese => O(s)

    30 X0 Sandwich KalorimeterAbsorber: WolframSensoren: CVD Diamanten (T 604.3)ca. 15000 Kanlee+e- Paare aus Beamstrahlung treffen das BeamCal.Deponierte Energie von Paaren bei z = +365 (kein B-Feld)Pinch-Effekt

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  • Magnetfeld Konfigurationen20mrad DID20mrad AntiDIDAnpassung der Magnetfeldkonfigurationbei groen Kreuzungswinkeln. Detector Integrated Dipole: Parallel zum einlaufenden StrahlAntiDID: Parallel zum auslaufenden Strahl

    20mrad DID

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  • Schnelle LuminosittsmessungWarum bentigen wir ein schnelles Signal von BeamCal? (Grenordnung von einigen Bunch Crossings je 300ns)Wir knnen signifikant die Luminositt erhhen!z.B. Verwende die Anzahl der Paare, die das BeamCal treffen im Strahl-RckkopplungssystemLuminosittsentwicklung whrend der ersten 600 Packete eines Packetzuges.Ltotal = L(1-600) + L(550600)*(2820-600)/50G.White QMUL/SLACPosition und Winkel ScanErhhung von L von mehr als 12% (500GeV)!

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  • Beamstrahlung Paar AnalyseZiel: Gewinne durch Analyse der Energiedeposition der Paare im BeamCal Informationen ber die Eigenschaften der primren Strahlkollision.Observablen (Beispiele): Totale Energie Erstes radiales Moment Thrust Winkeldispersion E(ring 4) / Etot E / N l/r, u/d, f/b AsymmetrienDetektor: realistische Segmentierung, ideale Auflsung, Packet-Packet AuflsungStrahl Parameterx, y, z and x, y, zxoffset yoffsetx offsety offsetx-Taillenverschiebungy-TaillenverschiebungPacket RotationN Teilchen/Packet(Banana shape)

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  • Analyse KonzeptObservablenObservablen StrahlparTaylor

    Matrixnom = + * Strahlparameter bestimme Kollision erzeuge beamstrahlung erzeuge e+e- Paare

    guinea-pig(D.Schulte)Observablen charakterisiere Energiedeposition im Detektor

    FORTRANAnalyseprogramm (A.Stahl)und/oderGEANT4Taylor-Erw. 1. Ord.Lsbar durch Matrixinversion(Moore-Penrose Inversion)

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  • Koeffizienten der Taylor-MatrixStrahlparameter i [au]Observable j [au]1 Pkt =1 bunchcrossingguinea-pig

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  • Analyse fr nominale ILC Parameter...ILCNOM, 20mrad DID

    ParameterNominaler WertPrzision2mrad20mrad20mrad (2par)sx655 nm3.12.92.8sx5.27.47.6sy5.7 nm0.30.20.2sy0.30.40.4sz300 mm4.88.511.1sz3.76.37.4y40x10-9mrad1.72.95.2Dy04.24.14.7Dx17.79.310Dy00.50.60.6N2x10100.010.010.01DN00.010.020.03

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  • BeamCal Geant4 SimulationBentigen przise Simulation fr Schauer/realistisches Magnetfeld. Beinhaltet:Flexible Geometrien (Kreuzungswinkel, Dicke der Lagen, variable Segmentierung) vereinfachtes DiD/antiDiD Magnetfeld + realistisches Magnetfeld (Datei)Eingabe GP generierte e+e- PaareAusgabe Root Tree mit Energiedepositionen in Segmenten 1 BX ~ 400min @ 3.2 GHz CPU

    SchauervisualisierungEnergie/Lage(A.Sapronov)20mrad DID20mrad AntiDID

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  • Zusammenfassung und AusblickDie Vorwrtsregion erfllt wichtige Aufgaben am ILC.BeamCal im besonderen:Intratrain-Rckkopplung des BeamCal-Signals kann die totale Luminositt signifkant erhhen.Eine schnelle Diagnose der Energiedeposition zur Rekonstruktion von Strahlparametern ist mglich.Analyse ist mglich fr verschiedene Kreuzungswinkel/Magnetfeldkonfigurationen und ergibt eine interessante Przision.Eine detaillierte G4 Simulation ist in der Testphase und wird in der Strahlparameterrekonstruktion verwendet werden.Untersuchung der Korrelationen, insbesondere zur Photonverteilung.Minimierung der notwendigen Informationen vom BeamCal zur Vereinfachung der Auslese.

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