Charakterisierung von dem ALice-Tpc-ReadOut-Chip

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Charakterisierung des ALTRO Chips (ALICE TPC Readout), der ein integraler und wichtiger Bestandteil der Auslesekette des TPC (Time Projection Chamber) Detektors von ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ist. ALICE ist ein Experiment am noch im Bau befindlichen LHC (Large Hadron Collider) am CERN mit der zentralen Ausrichtung, Schwerionenkollisionen zu untersuchen. Diese sind von besonderem Interesse, da durch sie ein experimenteller Zugriff zu dem QGP (Quark Gluon Plasma) existiert, dem einzigen vom Standardmodell vorhergesagten Phasenübergang, der unter Laborbedingungen erreichbar ist. Im Jahr 2004 wurden Messungen an einem Teststrahl am CERN PS (Proton Synchrotron) durchgeführt. Der Prototyp wurde voll mit FECs bestückt, was 5400 Kanälen entspricht und einer anderen Gasmixtur (Ne/N2/CO2 90%/5%/5%) befüllt. Für das optimale Leistungsverhalten der ALICE TPC muß der Digitalprozessor im ALTRO, bestehend aus vier Berechnungseinheiten, mit den passenden Werten konfiguriert werden. Der Datenfluss beginnt mit dem BCS1 (Baseline Correction and Subtraction 1) Modul, das systematische Störungen und die Grundlinie entfernt. Da der ALTRO kontinuierlich das anliegende Signal abtastet, entfernt es automatisch langsame Grundlinienveränderungen, die Beispielsweise durch Temperaturänderungen auftreten können. Gefolgt von dem TCF (Tail Cancellation Filter), der den Schweif des langsam fallenden, vom PASA generierten Signals entfernt. Um die nichtsystematischen Störungen der Grundlinie zu entfernen, folgt die BCS2 (Baseline Correction and Subtraction 2), die auf einer gleitenden Mittelwertsberechnung mit Ausschluß von Detektorsignalen über einen doppelten Schwellenwert basiert. Die finale Einheit für die Signalverarbeitung ist die ZSU (Zero Suppression Unit), die Meßpunkte unterhalb eines definierten Schwellwertes entfernt. Hier wird der weg beschrieben die TCF und BCS1 Parameter aus vorhandenen Detektordaten zu extrahieren. Während der Analyse der Daten von kosmischen Teilchen fiel bei Signalen mit hoher Amplitude (>700 ADC) eine zusätzliche Struktur in dem Schweif auf. Der Monitor wurde deswegen mit einem gleitenden Mittelwertfilter erweitert, worauf sich diese Struktur auch in kleineren Signalen (> 200 ADC) zeigte. Dieses Signal wird von Ionen erzeugt, die zur Kathode oder zu den Pads driften, bisher ist jedoch weder die Streuung der Elektronenlawine an der Anode, noch die Variationsbreite in den erzeugten Elektronlawinen verstanden oder gemessen worden. Eine erfolgreiche Messung, sowie Charakterisierung wird in dieser Arbeit beschrieben. Im Jahr 2005 im Sommer beginnt der Einbau der Gaskammern der TPC in ALICE, die Elektronik folgt am Ende dieses Jahres. Parallel hierzu wurde der Prototyp der TPC wieder in Betrieb genommen und im Frühling wird ein kompletter Sektor mit der Detektorelektronik ausgestattet. An diesen zwei Aufbauten wird die ALTRO Charakterisierung fortgeführt, verfeinert und komplettiert

Pionproduktion in Pb+Pb Kollisionen @ 40 A·GeV

In dieser Arbeit wurde die Produktion negativ geladener Pionen in zentralen Blei+Blei Kollisionen bei 40 A·GeV am CERN SPS mit dem Experiment NA49 untersucht. Die Analyse der Pionen basiert auf der Tatsache, das sie ungefähr 90% des hadronischen Endzustands aller negativ geladenen Hadronen darstellen, wobei der Rest hauptsächlich aus Kaonen besteht. Diese Analyse deckt die komplette vordere Hemisphäre ab, somit wurden keinerlei Extrapolationen benötigt. Für diese Analyse wurde ein komplett neuer Satz von Schnitten in diversen Variablen der Daten von NA49 gesucht und optimiert. Um einen möglichst gut bestimmten Satz von Spuren zu verwenden, wurde nur ein kleiner Teil aller Spuren verwendet, der aber exakt und einfach zur vollen Akzeptanz zurückkorrigiert werden kann. Um die Spuren aus Zerfällen nahe am Hauptinteraktionspunkt und um Dreckeffekte wie γ-Konversion oder Vielfachstreuung zu entfernen, wurde ein komplett neuer Korrekturalgorithmus entwickelt und getestet. Da bei dieser Energie die Spurmultiplizitäten ungefähr um einen Faktor zwei kleiner sind, wurde beobachtet, daß Ineffizienzen in der Rekonstruktion eine untergeordnete Rolle spielen. Hier wurde im Mittel eine Korrektur von 8% verwendet. Um Spektren negativer Pionen zu erhalten, müssen die negativ geladenen Kaonen aus dem Spursatz entfernt werden, hierfür wurde eine Simulation aufgebaut und eingesetzt. Ein großes Problem stellt die Abschätzung des Systematischen Fehlers dar, da es eine Mannigfaltigkeit von Fehlerquellen gibt. In dieser Arbeit wurden zwei Methoden angewandt, um den Systematischen Fehler abzuschätzen. Das Ergebnis der hier vorgestellten Analyse ergibt eine mittlere Multiplizität für die negativen Pionen von 320±14. Die Präsentation eines vorläufigen Zustands dieser Analyse in Kombination mit den neu gewonnen Kaonwerten [1] vor dem SPSC [2] veränderten den vorhandenen Strahlzeitplan nachhaltig, so daß in extrem kurzer Zeit nach ieser Präsentation eine Energieabtastung gestartet wurde. Schon ein paar Monate später bekam NA49 hierfür einen Bleistrahl bei der Energie von 80 A·GeV und wird im Jahr 2002 auch Energien von 20 und 30 A·GeV geliefert bekommen. Auch wurden diese Daten auf der QM2001 als vorläufige Ergebnisse präsentiert. Desweiteren bilden die Ergebnisse, sowie die aus der 80 A·GeV Analyse und denen bei Top-SPS Energie gewonnenen kombiniert mit den Kaonergebnissen bei den gleichen Energien die Grundlage für ein Physical Review Letter der NA49-Kollaboration zum Thema der Energieabhängigkeit des K+/π + Verhältnis. Die Motivation für diese Arbeit war die Suche nach einer Evidenz des Quark-Gluon-Plasma und bei der analysierten Energie wurde der Übergang in diese Phase vorhergesagt [3]. Man sollte einen Wechsel von der Pionunterdrückung zur Pionvermehrung im Vergleich mit den Daten aus Nukleus+Nukleus Experimenten in dem Verhältnis der mittleren Pionmultiplizität zu der Anzahl der Teilnehmenden Nukleonen beobachten. Diese Vermutung stellte sich als richtig heraus. Diesen Wechsel kann man erklären, wenn man einen Phasenübergang zu einer Phase quasifreier Quarks und Gluonen in diesem Bereich annimmt. Die Pionen stellen, aufgrund ihrer geringen Masse, die häufigsten Teilchen dar und sind somit auch eine gute Meßprobe für die gesamte Entropie des Feuerballs. Da die Anzahl der Freiheitsgrade in einem QGP massiv ansteigen muß, sollte man eine erhöhte Produktion von Pionen beobachten. Der Meßpunkt bei 40 A·GeV liegt genau in dem Bereich des Wechsels. Ein Vergleich mit den Modellen zeigt, das kein Modell, wenn es überhaupt Pionen beschreiben kann, die Produktion von Pionen korrekt wiedergibt, außer das „Statistical Modell of the early Stage“, das die Pionproduktion beschreibt und auch den Wechsel von Pionunterdrückung zu Pionvermehrung im Bereich um 40 A·GeV wiedergibt. Dieses Modell besitzt eine Phasenübergang von gebundener Materie zum QGP. Das Hadrongas-Modell kann die Pionen bei jeder Energie beschreiben, aber eine Vorhersage ist nicht möglich, da die Pionen als Eingabe in dieses Modell benötigt werden. Die Ergebnisse von NA49 haben neuen Schwung in die Erklärung von Schwerionenkollisionen und die Suche nach dem QGP gebracht. Die ersten „Resultate“ sind eine Energieabtastung am CERN-SPS und diverse Änderungen an vorhandenen Modellen, um vor allem das nichtmonotonische Verhalten des K+/Pi + Verhältnisses zu beschreiben. Bis jetzt existiert kein Modell und keine Erklärung, die die Daten beschreibt und auf anderen Hadronischen Erklärungen basiert. Somit kann man feststellen, daß eine sich erhärtende Evidenz für die Produktion des QGP am CERN-SPS vorhanden ist

Evidence for an exotic S=-2, Q=-2 baryon resonance in proton-proton collisions at the CERN SPS

Results of resonance searches in the Xi - pi -, Xi - pi +, Xi -bar+ pi -, and Xi -bar+ pi + invariant mass spectra in proton-proton collisions at sqrt[s]=17.2 GeV are presented. Evidence is shown for the existence of a narrow Xi - pi - baryon resonance with mass of 1.862±0.002 GeV/c2 and width below the detector resolution of about 0.018 GeV/c2. The significance is estimated to be above 4.2 sigma . This state is a candidate for the hypothetical exotic Xi --3/2 baryon with S=-2, I=3 / 2, and a quark content of (dsdsu-bar). At the same mass, a peak is observed in the Xi - pi + spectrum which is a candidate for the Xi 03/2 member of this isospin quartet with a quark content of (dsusd-bar). The corresponding antibaryon spectra also show enhancements at the same invariant mass

System size and centrality dependence of the balance function in A + A collisions at sqrt s NN = 17.2 GeV

Electric charge correlations were studied for p+p, C+C, Si+Si and centrality selected Pb+Pb collisions at sqrt s_NN = 17.2$ GeV with the NA49 large acceptance detector at the CERN-SPS. In particular, long range pseudo-rapidity correlations of oppositely charged particles were measured using the Balance Function method. The width of the Balance Function decreases with increasing system size and centrality of the reactions. This decrease could be related to an increasing delay of hadronization in central Pb+Pb collisions

System size and centrality dependence of the balance function in A+A collisions at sqrt[sNN]=17.2 GeV

Electric charge correlations were studied for p+p, C+C, Si+Si, and centrality selected Pb+Pb collisions at sqrt[sNN]=17.2 GeV with the NA49 large acceptance detector at the CERN SPS. In particular, long-range pseudorapidity correlations of oppositely charged particles were measured using the balance function method. The width of the balance function decreases with increasing system size and centrality of the reactions. This decrease could be related to an increasing delay of hadronization in central Pb+Pb collisions

Electric charge fluctuations in central Pb+Pb collisions at 20, 30, 40, 80 and 158 AGeV

Results are presented on event-by-event electric charge fluctuations in central Pb+Pb collisions at 20, 30, 40, 80 and 158 AGeV. The observed fluctuations are close to those expected for a gas of pions correlated by global charge conservation only. These fluctuations are considerably larger than those calculated for an ideal gas of deconfined quarks and gluons. The present measurements do not necessarily exclude reduced fluctuations from a quark-gluon plasma because these might be masked by contributions from resonance decays.Comment: 19 pages, 8 figure

High p_T Spectra of Identified Particles Produced in Pb+Pb Collisions at 158GeV/nucleon Beam Energy

Transverse momentum spectra of pi^{+/-}, p, pbar, K^{+/-}, K^0_s and Lambda at midrapidity were measured at high p_T in Pb+Pb collisions at 158GeV/nucleon beam energy by the NA49 experiment. Particle yield ratios (p/pi, K/pi and Lambda/K^0_s) show an enhancement of the baryon/meson ratio for p_T>2GeV/c. The nuclear modification factor R_{CP} is extracted and compared to RHIC measurements and pQCD calculations.Comment: Quark Matter 2005 parallel section proceeding

NA49 results on hadron production: indications of the onset of deconfinement ?

The NA49 experiment at the CERN SPS measured the energy and system size dependence of particle production in A+A collisions. A change of the energy dependence of several hadron production properties at low SPS energies is observed which suggests a scenario requiring the onset of deconfinement.Comment: XXXV International Symposium on Multiparticle Dynamics 200

Energy dependence of particle ratio fluctuations in central Pb+Pb collisions from sNN=\sqrt{s_{_{NN}}} =~6.3 to 17.3 GeV

We present measurements of the energy dependence of event-by-event fluctuations in the K/pi and (p + \bar{p})/pi multiplicity ratios in heavy ion collisions at the CERN SPS. The particle ratio fluctuations were obtained for central Pb+Pb collisions at five collision energies, \sqrt{s_{_{NN}}}, between 6.3 and 17.3 GeV. After accounting for the effects of finite-number statistics and detector resolution, we extract the strength of non-statistical fluctuations at each energy. For the K/pi ratio, larger fluctuations than expected for independent particle production are found at all collision energies. The fluctuations in the (p + \bar{p})/pi ratio are smaller than expectations from independent particle production, indicating correlated pion and proton production from resonance decays. For both ratios, the deviation from purely statistical fluctuations shows an increase towards lower collision energies. The results are compared to transport model calculations, which fail to describe the energy dependence of the K/pi ratio fluctuations.Comment: 11 pages, 10 figures, update to published versio