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RHIC-PHENIX実験における
シリコン崩壊点検出器(VTX)による飛跡検出
蜂谷崇
理化学研究所
For the PHENIX collaboration
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
1
VTXによる飛跡検出の目的
•
VTXによる飛跡検出の目的
1.
衝突点近傍での粒子の飛程を高精度で測定し、粒子識別(重クォー
ク)を行う。
•
秋元君のトーク
2. 大立体角の測定からジェット測定を行う。
3. HICにおけるイベント構造(反応平面の決定)の測定を行う
•
•
中込君のトーク
VTXによる粒子識別方法
–
衝突点と粒子との最近接距離(DCA)
•
2011/9/18
K
Secondary
Vertex
重クォークのセミレプトン崩壊による電子を測定する。
D0
D+
B0
B+
e

D
122.9 μm
DCA
311.8 μm
beam
457.2 μm
Primary Vertex
491.1 μm
Takashi HACHIYA, JPS 2011 Fall, Hirosaki
beam
2
PHENIX and VTX
• PHENIX VTX
• PHENIX Central Arm
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
3
DCA measurement
•
Clustering
• Particle ID
3D position on PHENIX
coordinate
(Geometry calibration)
sensor
• Tracking
connecting clusters
for tracking
B3
B2
2012/3/26
Use not only VTX, but Central Arm
(RICH, EMCAL, TOF).
• Primary Vertex
B1
• DCA Measurement
B0
Charm / Bottom separation
All information is needed
日本物理学会＠関西学院大学
4
Track reconstruction method
We have two methods
1. Standalone Tracking method
•
•
1
VTX
B2
Only VTX information is used
B1
–
B0
Large detector coverage & worse momentum
resolution
Used for Primary Vtx & RP Measurement
–
It might be possible to measure DCA in p+p
2
Central Arm
2. CNT based tracking method
•
DCH track is used as a guide and associated
with VTX Clusters
–
–
•
B3
VTX
DchTrack
Acceptance is limited by Central Arm
Better momentum resolution
Used for the DCA measurement in Au+Au (p+p)
DC+PC
RICH
TOF
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
EMCAL 5
Stand Alone Tracking法による飛跡検出
飛跡の再構成
• ヒット点を内層から外層へ接続する。
– Collision Vertex
– B0 → B1 → B2 →B3
• トラックとしての識別条件
– 3点以上のヒットがある。
– B0, B1に必ずヒットがある。
• 接続されたヒット点(3点以上)から運動量の
決定
– Vertexとヒット点で4点以上の点を同時Fitする。
• 飛跡の検出品質を決定する。
– 飛跡とヒット位置とのずれからカイ2乗し、飛
跡品質とする。
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
6
Event Display
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
7
SATrackによる粒子検出効率
周辺衝突
中心衝突
3hit
4hit
3hit
4hit
• Simulationによる検出効率の見積り
– Event-Gen (Hijing) + GEANT
• Effiency
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
8
(SAT-CNT) (GeV/c)
(SAT-CNT)/pT(CNT)
Momentum Resolution of SATrack
CNT_pT (GeV/c)
CNT_pT (GeV/c)
• Momentum resolution
– Associate SATrack with CNTTrack using phi0 and the0
matching.
• Only west arm is used
VTX p resolution(sim)
DC p resolution
– Different of measured pT between SAT and CNT
– Width is fit by Gaussian and pol2
• See backup
– SATrack resolution is similar with the simulation
– Need to subtract the CNT resolution
2012/3/15
RIKEN VTX software Meeting
9
Primary Vertex Measurement
• Primary Vertex Measurement
– 3D primary vertex is determined using SA tracks event by
event basis presented by Ryohji
• Result
– Clear correlation in Z(VTX) vs Z(BBC)
– Beam Profile is seen in X-Y vertex
– Beam Width is 85um.
Y-VTX vs X-VTX
Z(VTX) vs Z(BBC)
0.1
BeamSize
= 85um
0.0
0
-0.1
-10-10
2012/3/26
1mm
1mm
Y(VTX) (cm)
Z(VTX) (cm)
10
Y-VTX distribution
0
10
Z(BBC) (cm)
-0.2
-0.1
1mm
0.0
0.2
X(VTX) (cm)
日本物理学会＠関西学院大学
Y(VTX) (cm)
10
Primary Vertex Resolution
West – East in X
West – East in Y
300um
West – East in Z
600um
300um
89um
 45um
49.6um
 24.8um
39.7um
(sim)
29.2um
(sim)
(cm)
150um
 75um
48.8um
(sim)
(cm)
• Resolution is evaluated using the difference of the primary
vertex for the VTX West and East.
(cm)
– 𝜎West = 𝜎East = 2 ∙ 𝜎Total if assuming Ntrk is half.
– 𝜎Vwest – V east = 𝜎West 2 + 𝜎East 2 = 2 ∙ 𝜎Total
• These values are similar with that in simulation shown in
Ryohji’s slide.
– Z alignment is not finished yet
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
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Algorithm : Track Association to VTX hit
dphi range CNT track
B3
Actual Track
B2
dphi3
–
dphi2
B1
B0
1cm
dphi3 (cm)
dphi3 vs dz3
dphi3 (cm)
1. Use CNT track as a seed.
2. Search for the associated
hit at the outer layer.
3. Search for the next
associated hit using the
residual correlation.
4. Choose the “Good”
associated hits using the
least chi2.
𝜒2 =
1cm
2012/3/26
dz3 (cm)
loose cut for large DCA
dphi2 (cm)
日本物理学会＠関西学院大学
𝑑𝑝ℎ𝑖′
𝜎𝑝ℎ𝑖
2
2
𝑑𝑧′
+
𝜎𝑧
𝑑𝑝ℎ𝑖 ′ = 𝑑𝑝ℎ𝑖𝑖 − 𝑑𝑝ℎ𝑖𝑗
𝑑𝑧 ′ = 𝑑𝑧𝑖 − 𝑑𝑧𝑗
12
DCA distribution (Au+Au 200GeV MB)
DCA (pT>1GeV)
DCA (pT>1GeV)
•
•
All hadrons
•
Electrons
•
Nhit>=3hits
B0, B2, B3 is required
|dz3|<0.5, |dphi3|<0.5
Chi2(dphi)<3
For electrons
• N0>2 && E/p>0.5
• DCA is calculated using
primary vertex (event
by event).
• DCA distribution
E/p (0.7<p<0.9GeV/c)
– Fit by Gaussian
• All hadrons: 72.4um  0.3um
• Electrons: 85.0um  14.3um
– It seems that electrons have wider distribution
than hadrons. But… need more statistics.
All track
N0>2
Background
• (60k events are analyzed)
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
13
B0 hit is required
Summary
2012/3/26
日本物理学会＠関西学院大学
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