Развитие методов анализа и создание программного обеспечения для исследования соударений тяжелых ионов в широком диапазоне энергий

Разработан новый алгоритм реконструкции струй в столкновениях тяжелых ионов для установки CMS в условиях большой загрузки калориметрической системы. Алгоритм основан на вычитании вычисленной в зависимости от быстроты средней энергии, собранной в ячейках калориметра в данном событии, из энерговыделения во всех ячейках калориметра, с последующей коррекцией энергии найденных струй, учитывающей оценку значения энергии фотонов на основе только ячеек калориметра, не занятых струями.
Проведены работы по проверке алгоритма коррекции энергии струй с помощью трекера в рр-взаимодействиях на Тэватроне (эксперимент D0). Построены кривые зависимости реконструированной алгоритмом энергии и разрешения от энергии струй (линейность отклика) для разного типа алгоритмов и коррекций. Коррекция энергии струй с помощью трекера дает существенное улучшение и линейности, и разрешения для CMS (в 2 раза для энергии струи 20ГэВ и на 15% для 100 ГэВ).
Разработан метод реконструкции первичной вершины на основе двух первых слоев трекерной системы. Проведена работа по разработке стратегий калибровки калориметров, последующего мониторирования и перекалибровки.
Предложена процедура перекалибровки. Проведены работы по развитию алгоритма реконструкции димюонных резонансов в условиях большой загрузки трекерной системы, разработана специализированная логика для триггера высокого уровня, позволяющая увеличить долю J/-резонанса в два раза, а -резонанса на 10%. Проведено тестирование алгоритма с использованием 500 000 событий, смоделированных с помощью HIJING. Построены таблицы эффективности для разного типа частиц, являющихся фоновыми в двухмюонном спектре. Построена зависимость эффективности и чистоты выборки в зависимости от множественности событий для разных частей установки. Проведены работы по улучшению временных характеристик алгоритма и изучению возможностей включения off-line режима.

Включение в модель двухчастичных импульсных корреляций, адронного каскадирования, потоковых эффектов, рождения партонных струй, их перерассеяний и потерь энергии в ядерной среде. Развитие различных приближений для вычисления радиационных потерь партонов в ядерной среде.

Разработаны и тестированы алгоритмы реконструкции и триггирования мюонных пар в протон-протонных и ядро-ядерных взаимодействиях. На материале моделирования откликов детекторных систем CMS на адроны и мюоны получены таблицы эффективностей триггирования мюонных пар и их массового разрешения от поперечного импульса и псевдобыстроты. Разработан и тестирован алгоритм реконструкции струй путем итеративного вычитания фона.
Разработаны и проанализированы методы калибровки и мониторирования калориметра. Определены дополнительные калибровочные коэффициенты для различных частей калориметрической системы CMS с использованием моментов энергетического распределения в ячейках калориметра. Развиты методы мониторирования и абсолютной калибровки энерговыделения в башнях адронного калориметра и коррекции энергии струй в предположени рождения изолированных частиц, пар жестких КХД-струй и жесткой струи, сопровождаемой фотоном или Z-бозоном.
Исследована работа триггерной системы установки CMS для мюонных пар и для канала с рождением струи, сопровождаемой жестким фотоном. Получены спектры мюонных пар по инвариантной массе с учетом мюонных триггеров первого, второго и третьего уровня. Проанализирована эффективность трехуровневого триггера для отбора событий фотон+струя с применением критериев изоляции фотона, обрезания по азимутальному углу между фотоном и струей и вето на дополнительные струи.
Получены оценки систематических погрешностей для триггирования мюонных пар и калибровки энергии струй в протон-протонных соударениях при энергии LHC. Развиты методы тестирования детекторов по мюонным парам в трекере. Проанализировано влияние систематических погрешностей измерений на каналы с рождением струй, применяемых для получения абсолютной шкалы энергии калориметрических систем.