61ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 5. Física das Partículas Elementares e Campos

CASTOR: Um detector para Física Frontal no CMS - Comportamento dos dispositivos de posicionamento dos feixes utilizados no Test Beam 2008

Dilson de Jesus Damião 1 Diego Matos Figueiredo 1 Wagner de Paula Carvalho 1

1. Universidade do Estado do Rio de Janeiro - IF/DFNAE

INTRODUÇÃO:

O calorímetro CASTOR (Centauro And STrange Object Research) é um sub-detector do experimento CMS (Compact Muon Solenoid) no CERN, que é um dos quatro grandes experimentos do LHC (Large Hadron Collider). O CMS é um detector que foi concebido e projetado de forma a possibilitar o estudo de uma vasta gama de fenômenos na Física das Partículas Elementares, incluindo novos fenômenos. Dentre estes, destacamos os eventos chamados de CENTAURO, observados pela primeira vez em raios cósmicos por César Lattes et. al. em 1972. Estes eventos caracterizam-se pela baixa multiplicidade de partículas e atividade eletromagnética quase nula, sendo formados essencialmente por hádrons. O CASTOR, que possibilitará o estudo desta classe de eventos no LHC, conta com a participação de membros brasileiros que têm contribuído em diversas etapas do projeto, incluindo a participação e análise dos dados do Test Beam realizado em 2008 no CERN.

METODOLOGIA:

No âmbito da física de detectores, visando ampliar a cobertura de calorimetria na região frontal do experimento, nosso grupo participou ativamente da montagem, dos testes da eletrônica básica bem como da análise dos dados do Test Beam do CASTOR. O Test Beam foi realizado no CERN, utilizando feixes de píons, múons e elétrons para estudos da performance do CASTOR. A área experimental onde estes testes foram realizados é equipada com elementos para trigger, para identificação de partículas e para determinação do posicionamento dos feixes. Como uma etapa da análise dos dados, fizemos um estudo sobre a utilização das câmaras de fios (wire chambers) na determinação do posicionamento dos feixes ao atingir o calorímetro. O posicionamento preciso do feixe é fundamental para compreender a resposta das diversas partes do sistema ao serem atingidas por diferentes tipos de partículas. A análise ora em andamento dos dados do Test Beam, e que se beneficiam dos estudos supracitados, permitirá conhecer as características do detector, tais como sua resolução e linearidade em energia.

RESULTADOS:

Desenvolvemos um conjunto de ferramentas de programação que possibilitaram o estudo cronológico detalhado do comportamento dos dispositivos de posicionamento (câmaras de fios) e suas correlações durante o Test Beam, inclusive evidenciando falhas no seu funcionamento. Dentre todos os dados medidos, analisamos mais de 70% dos ciclos de dados ou runs. Os demais ciclos não foram analisados, pois os registros estavam incompletos. Através desta análise, mensuramos a confiabilidade de cada uma das quatro câmaras de fios utilizadas no Test Beam, run a run, comprovando falhas que à época dos testes eram apenas suposições. Este conhecimento é fundamental para que, nas análise dos dados, possasse utilizar informações somente das câmaras de fios que funcionaram adequadamente no período em estudo. Em suma, desenvolvemos uma ferramenta que permite comparar as posições dos feixes de partículas registradas nas câmaras de fios evento por evento e um sistema automatizado e reprogramável para análise da qualidade dos dados.

CONCLUSÃO:

Estudamos as medidas das câmaras de fios correlacionando os problemas rotineiros deste tipo de dispositivo (vazamento de gás, intermitência, aquecimento dos módulos eletrônicos, problemas nos conectores dentre outros) com as informações do livro de registros do Test Beam. Descobrimos, como conseqüência direta desta análise, que o funcionamento dos sistemas de determinação do posicionamento dos feixes de partículas do Test Beam apresentaram falhas intermitentes, as quais devem ser observadas durante as análises dos dados. Além disso, nosso método de análise indicou corretamente os períodos das eventuais falhas e quais câmaras de fios devem ser utilizadas a cada ciclo de dados.

Instituição de Fomento: CNPq / CAPES

Palavras-chave: CASTOR, CMS-CERN, Test Beam.