Orientador: Marcio José Menon / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-09-03T06:43:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_PauloVictorRecchiaGomesDa_D.pdf: 2099457 bytes, checksum: 1ee131514df28d70491b1009310811be (MD5) Previous issue date: 2017 / Resumo: A Cromodinâmica Quântica (QCD) constitui a teoria quântica de campos da interação forte. Apesar do seu sucesso na descrição de diversos processos envolvendo hádrons, o espalhamento elástico ainda é um desafio para a teoria. Este processo é caracterizado por pequeno momento transferido e, nessa escala, não é possível utilizar a abordagem perturbativa. Embora resultados não-perturbativos tenham sido obtidos recentemente, ainda não possuímos uma descrição completa (para qualquer energia e momento transferido) no âmbito da QCD para grandezas físicas associadas ao espalhamento elástico, por exemplo, a seção de choque total ($\sigmatot$), o parâmetro $\rho$, a seção de choque elástica ($\sigmael$) e a seção de choque diferencial. As descrições dos dados experimentais associados baseiam-se em abordagens empíricas e fenomenológicas tais como o Formalismo de Regge-Gribov e modelos inspirados em QCD. Desde o início das operações do LHC, nós tivemos a oportunidade de estudar essas grandezas nas energias mais altas disponíveis em experimentos de aceleradores, especificamente 7 e 8 TeV para o espalhamento próton-próton ($pp$). Nesta tese, o interesse principal é a dependência com a energia de três grandezas, especificamente a razão $X=\sigmael/\sigmatot$, $\sigmatot$ e o parâmetro $\rho$, ou seja, o comportamento destas grandezas em energias altas e assintóticas, bem como a influência de contribuições sub-dominantes para $\sigmatot$. Estes tópicos estão divididos em três estudos independentes, mas complementares, envolvendo aspectos empíricos, fenomenológicos e teóricos. No primeiro tópico, desenvolvemos uma análise empírica da razão $\sigmael/\sigmatot$, a qual está relacionada com a função perfil com parâmetro de impacto nulo (opacidade hadrônica central). Através de parametrizações apropriadas, com um número pequeno de parâmetros livres, obtivemos boas descrições dos dados experimentais dos espalhamentos $pp$ e antipróton-próton ($\ppbar$). A partir dos ajustes aos dados utilizando quatro variantes, concluímos que o cenário assintótico de disco negro não é a única solução e, além disso, os resultados favorecem um cenário de disco cinza. No segundo tópico, estudamos o crescimento de $\sigmatot$ em função da energia através de parametrizações baseadas no formalismo de Regge-Gribov e testamos dois termos dominantes, um logaritmo ao quadrado e um logaritmo elevado a um número real $\gamma$, onde $\gamma$ é um parâmetro livre de ajuste. Adicionalmente, discutimos dois métodos analíticos para conectar as partes real e imaginária da amplitude de espalhamento elástico, especificamente Relações de Dispersão Derivativas (RDD) e Unicidade Assintótica (UA), os quais resultam em diferentes parametrizações para $\sigmatot$ e parâmetro $\rho$. Por sua vez, essas diferenças são também discutidas. Os resultados favorecem a método RDD tanto no contexto formal, quanto no contexto prático. A recente tensão entre os dados das Colaborações TOTEM e ATLAS em 7 e 8 TeV também é discutida e considerada nas reduções de dados. No terceiro e último tópico, dois termos subdominantes de $\sigmatot$ obtidos em uma abordagem não-perturbativa da QCD para o espalhamento elástico são considerados em ajustes aos dados de $pp$ e $\ppbar$, bem como em ajustes aos dados de outras reações bárion-bárion e méson-bárion. Nesta análise, com um parâmetro extra e com informações teóricas adicionais, também obtemos um cenário assintótico de disco cinza / Abstract: Quantum Chromodynamics (QCD) constitutes the quantum field theory of the strong interaction. Despite the success of this theory in the description of several processes involving hadrons, the elastic scattering is still a theoretical challenge. This process is characterized by a small transferred momentum and, in this range, the perturbative techniques are not applicable. Although nonperturbative results have been obtained in recent years, we still do not have a full description within QCD of the quantities related to the elastic scattering, valid for all the energies and transferred momentum, for example, the total cross section ($\sigmatot$), the $\rho$ parameter, the elastic cross section ($\sigmael$) and the differential cross section. The attempts to describe experimental data rely on empirical and phenomenological approaches such as Regge-Gribov Formalism and QCD inspired models. Since the start of Run 1 at the LHC, we have the opportunity to study the quantities above in the largest energies available in accelerator experiments, namely 7 and 8 TeV for proton-proton ($pp$) scattering. In this thesis, the main interest is in the energy dependence of three quantities, the ratio $X=\sigmael/\sigmatot$, the $\sigmatot$ and the $\rho$ parameter, namely the behaviour at high and asymptotic energies, as well as the influence of sub-leading contributions to $\sigmatot$. These topics are divided into three different, but complementary studies, involving empirical, phenomenological and theoretical aspects. In the first topic, we develop an empirical analysis on the ratio $\sigmael/\sigmatot$, a quantity related to the profile function at impact parameter zero (the hadronic central opacity). By means of suitable parameterizations, with a small number of free parameters, we have obtained good descriptions of the experimental data on $pp$ and antiproton-proton ($\ppbar$) data. From the fits with four variants, we conclude that the asymptotic black-disk scenario is not a unique solution and, moreover, the results favour a grey-disk scenario. In the second topic, we study the rise of $\sigmatot$ with the energy through parameterizations based on the Regge-Gribov formalism and we consider two options for the leading terms: a log-square and a log-raised-to-$\gamma$, with $\gamma$ a free fit parameter. In addition, we discuss two analytic methods to connect the real and imaginary parts of the elastic scattering amplitude, namely Derivative Dispersion Relations (DDR) and Asymptotic Uniqueness (AU), which lead to different parameterizations for $\sigmatot$ and the $\rho$ parameter; these differences are critically discussed. The results favour the DDR method in both formal and practical contexts. The recent tension between the TOTEM and ATLAS data at 7 and 8 TeV is discussed and considered in the data reductions. In the third topic, two sub-leading terms for $\sigmatot$, obtained in a nonperturbative QCD approach to the elastic scattering, are considered in fits to $pp$ and $\ppbar$ data and also in fits to data from meson-baryon and other baryon-baryon scattering. In this analysis, with an extra parameter, and with theoretical inputs, we also obtain an asymptotic grey-disk scenario for the colliding particles / Doutorado / Física / Doutor em Ciências / 152985/2013-1 / 2013/27060-3, 2015/21855-0 / CNPQ / FAPESP

Este trabalho descreve o desenvolvimento de um simulador para as câmaras de expansão temporal / detectores de radiação de transição (TEC / TRD) do experimento PHENIX, instalado no Colisor de Íons Pesados Relativisticos (RHIC) do Laboratório Nacional de Brookhaven (BNL) nos EUA. O programa do RHIC prevê a produção e caracterização de um estado da matéria conhecido como plasma de quarks e glúons (QGP), através de colisões entre prótons, dêuterons e íons pesados com energias de centro de massa sqrt(s_NN) entre 20 e 200 GeV. O PHENIX, um dos quatro experimentos instalados no acelerador, é especializado na medida de sinais eletrofracos provenientes das colisões e o TEC / TRD é o único subsistema do PHENIX capaz de identificar elétrons de forma eficiente para momentos acima de 5 GeV/c. Um simulador para reprodução da resposta do detector à passagem de partículas foi desenvolvido e comparado a dados de um detector proporcional monofilar construído no Laboratório de Instrumentação e Partículas da USP, e aos dados do próprio TEC / TRD. Os resultados mostram um acordo razoável entre medidas e simulações. O uso do simulador deverá permitir o estudo de novos métodos e melhoras na capacidade de identificação de elétrons do sistema. / The present work describes the development of a simulator for the Time Expansion Chambers / Transition Radiation Detectors (TEC / TRD) of the PHENIX experiment, installed at the Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) of Brookhaven National Laboratory (BNL). The main goal of the RHIC project is the production and study of a state of matter known as Quark Gluon Plasma (QGP), through collisions of protons, deuterons and heavy ions at center of mass energies sqrt(s_NN) ranging between 20 and 200 GeV. PHENIX, one of the four experiments of the accelerator, is dedicated to measuring electroweak signals arising from the collisions, and TEC / TRD is the only subsystem capable of identifying efficiently electrons with momenta above 5 GeV/c. A simulator to reproduce the detector response to the passage of particles was developed and compared to data from a single wire proporcional counter and from TEC / TRD itself. The results show reasonable agreement between measurements and simulations. The use of the simulator allows studies of new methods and possibly improvements in the electron identification capability of the system.

O principal objetivo de experimentos envolvendo colisões de íons pesados relativísticos é estudar a matéria nuclear sob condições extremas de temperatura e densidade. Sob tais condições, acredita-se que a matéria transite para um novo estado no qual quarks e glúons deixem de estar confinados, o plasma de quarks e glúons (PQG). A produção de partículas estranhas é uma importante ferramenta para a caracterização desse novo estado. O aumento da produção dessas partículas já era considerado como sendo um possível sinal para a existência do plasma de quarks e glúons mesmo antes da obtenção dos primeiros resultados experimentais do RHIC. Nesse trabalho, é feita a determinação da produção das partículas estranhas neutras K0s , e em colisões Cu+Cu ap sNN = 62:4 GeV, utilizando o intervalo de rapidez y < j0:75j. Em seguida, esses dados são comparados a modelos teóricos (estatístico -termodinâmicos, coalescência e core-corona) para entender o processo de produção dessas partículas em colisões de íons pesados relativísticos. / The main goal of relativistic heavy ion collisions is to study nuclear matter under extreme conditions of temperature and density. It is under these conditions that it is believed that a phase transition to a new state of matter where quarks and gluons are no loger conned takes place, the so called Quarks and Gluon Plasma. Strange particle production is an important tool for the characterization of this new state of matter. Strangeness enhancement was considered as a possible evidence for the formation QGP even before the rst RHIC experimental results. In this thesis, it is determined a production of neutral strange particles K0 s and in Cu+Cu collisions at p sNN = 62:4 GeV, using a rapidity range y < j0:75j. These data are compared to theoretical models (statistical-thermodynamic, coalescence and core-corona) in order to understand the hadronization process in relativistic heavy ions collisions.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentam-se aqui os resultados da simulação do Espectrômetro de Dipolo do Forward Próton Detector (FPD) do experimento DØ usando o Geant4 O FPD consiste de um conjunto de espectrômetros de momentum localizados no tubo do feixe em ambos os lados do detector DØ com o objetivo de detectar prótons e/ou antiprótons produzidos em eventos difrativos resultantes das colisões próton-antipróton no centro do DØ Para determinar quais os fatores influenciam a resposta do FPD, utilizamos eventos com = 2 TeV gerados pelo programa PHOJET Nesta dissertação realizou-se a simulação de um detector bem conhecido, neste caso os espectrômetros de dipolo do FPD a fim de entender como desenvolver simulações utilizando o Geant4 para futuras aplicações no LHC / We present here the results from the simulation of the Dipole Spectrometer of the Forward Proton Detector (FPD), using the Geant4 simulation package. The FPD consists of momentum spectrometers placed in the beam pipe in both sides of DØ experiment. It was built to tag protons and/or antiprotons produced in diffractive events as a result of the collisions at the center of DØ. In order to estimate the response of our simulation we used events at = 2 TeV generated with PHOJET. Our motivation to simulate the dipole spectrometer of FPD is to learn and understand how Geant4 operates in order to use it in future applications at LHC

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Apresentam-se aqui os resultados da simulação do Espectrômetro de Dipolo do Forward Próton Detector (FPD) do experimento DØ usando o Geant4 O FPD consiste de um conjunto de espectrômetros de momentum localizados no tubo do feixe em ambos os lados do detector DØ com o objetivo de detectar prótons e/ou antiprótons produzidos em eventos difrativos resultantes das colisões próton-antipróton no centro do DØ Para determinar quais os fatores influenciam a resposta do FPD, utilizamos eventos com = 2 TeV gerados pelo programa PHOJET Nesta dissertação realizou-se a simulação de um detector bem conhecido, neste caso os espectrômetros de dipolo do FPD a fim de entender como desenvolver simulações utilizando o Geant4 para futuras aplicações no LHC / We present here the results from the simulation of the Dipole Spectrometer of the Forward Proton Detector (FPD), using the Geant4 simulation package. The FPD consists of momentum spectrometers placed in the beam pipe in both sides of DØ experiment. It was built to tag protons and/or antiprotons produced in diffractive events as a result of the collisions at the center of DØ. In order to estimate the response of our simulation we used events at = 2 TeV generated with PHOJET. Our motivation to simulate the dipole spectrometer of FPD is to learn and understand how Geant4 operates in order to use it in future applications at LHC

O principal objetivo de experimentos envolvendo colisões de íons pesados relativísticos é estudar a matéria nuclear sob condições extremas de temperatura e densidade. Sob tais condições, acredita-se que a matéria transite para um novo estado no qual quarks e glúons deixem de estar confinados, o plasma de quarks e glúons (PQG). A produção de partículas estranhas é uma importante ferramenta para a caracterização desse novo estado. O aumento da produção dessas partículas já era considerado como sendo um possível sinal para a existência do plasma de quarks e glúons mesmo antes da obtenção dos primeiros resultados experimentais do RHIC. Nesse trabalho, é feita a determinação da produção das partículas estranhas neutras K0s , e em colisões Cu+Cu ap sNN = 62:4 GeV, utilizando o intervalo de rapidez y < j0:75j. Em seguida, esses dados são comparados a modelos teóricos (estatístico -termodinâmicos, coalescência e core-corona) para entender o processo de produção dessas partículas em colisões de íons pesados relativísticos. / The main goal of relativistic heavy ion collisions is to study nuclear matter under extreme conditions of temperature and density. It is under these conditions that it is believed that a phase transition to a new state of matter where quarks and gluons are no loger conned takes place, the so called Quarks and Gluon Plasma. Strange particle production is an important tool for the characterization of this new state of matter. Strangeness enhancement was considered as a possible evidence for the formation QGP even before the rst RHIC experimental results. In this thesis, it is determined a production of neutral strange particles K0 s and in Cu+Cu collisions at p sNN = 62:4 GeV, using a rapidity range y < j0:75j. These data are compared to theoretical models (statistical-thermodynamic, coalescence and core-corona) in order to understand the hadronization process in relativistic heavy ions collisions.

Foi investigada a correlação entre a energia transversa (ET) produzida e a energia de partículas neutras (En) emitidas em colisões de íons de 28Si (plab=14.6 GeV/c por nucleon) com alvos de Al, Cu e Pb, estudadas pelo Experimento 814 no acelerador AGS do Laboratório Nacional de Brookhaven. A correlação entre a energia transversa e a energia dianteira produzida em colisões com emissão dos fragmentos 2H, 3H, 3He, 4He, 6He, 5Li e 6Li também foi investigada. Foi observado que a energia En dianteira produzida pelas partículas neutras tem uma forte dependência com a energia transversa ET produzida na colisão. Uma parametrização eficiente dos dados é obtida utilizando um modelo estatístico que relaciona o numero de espectadores da colisão com o numero de nêutrons detectados na região dianteira. As distribuições de momento desses fragmentos foram investigadas através do modelo de Goldhaber e os seus respectivos parâmetros 0 foram calculados para os eventos referentes as colisões de 28Si com alvos de Al, Cu e Pb. / We carried out a study of the forward neutral energy (En) and its correlation with the produced transverse energy (ET ) in collisions of 28Si ions (plab=14.6 GeV/c per nucleon) with Al, Cu, and Pb targets, investigated by Experiment 814 at the Brookhaven AGS. The correlation of the produced transverse energy with forward neutral energy from fragments 2H, 3H, 3He, 4He, 6He, 5Li and 6Li was also investigated. We find that the forward neutral energy En has a strong dependence on transverse energy ET produced in the collision. An efficient parametrization of this data set is accomplished through the use of a statistical model which relates the number of spectators in the collision to the number of neutrons detected in the forward direction. Momentum distributions of the fragments were investigated through the use of the Goldhaber model and the 0 parameter was calculated to each of the fragments in reactions of 28Si with Al, Cu and Pb targets.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2016-02-26T18:52:14Z No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2016-03-03T14:10:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-03T14:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Experimentos modernos de física de altas energias têm demandando cada vez mais a utilização de técnicas avançadas de instrumentação eletrônica, devido principalmente ao grande número de sensores e a alta taxa de eventos gerados nesses experimentos, como é o caso do LHC (Large Hadron Collider), o maior e mais energético acelerador de partículas do mundo. Para a segunda tomada de dados do LHC, o sistema de primeiro nível de seleção on-line de eventos do ATLAS, um dos maiores detectores do LHC, irá adicionar informação de posição (informação topológica) dos sinais detectados pelo detector para aumentar a eficiência de seleção de eventos para variados processos de física, como o decaímento de hádron B em um par de múons de baixo momento e os decaímentos originados de processos de violação de sabor leptónico. Um dedicado Processador Topológico (L1Topo) foi desenvolvido para selecionar eventos baseados em sua topologia e fornecer o resultado para o CTP (Processador Central de Seleção de Eventos). Esta dissertação aborda o trabalho desenvolvido na atualização da Interface de Múon para o Processador Central de Seleção de Eventos (MUCTPI), que irá transmitir informação de posição de múons para o processador topológico através de saídas elétricas originalmente desenvolvidas para teste e monitoração. Portanto, um sistema de testes foi desenvolvido e resultados gerados pelo dispositivo demonstraram a viabilidade de atualização do sistema MUCTPI para que dados sejam enviados através de suas saídas elétricas com uma taxa de transmissão (320 MHz) 8 vezes maior que a taxa inicialmente prevista em projeto. Em seguida, são abordados os desenvolvimentos em FPGA do programa embarcado do sistema MUCTPI para a codificação de informação topológica de múon, bem como os desafios para o desenvolvimento de um sistema de baixa latência. Esta inclui ainda, simulações computacionais da operação do programa embarcado desenvolvido para o sistema MUCTPI, testes no equipamento através de interfaces de monitoração e testes de integração com o processador L1Topo, que demostraram a eficácia do desenvolvimento. / Modern high-energy physics experiments, such as those taking place at the LHC (Large Hadron Collider), require the use of advanced electronic instrumentation to cope with the high number of sensor channels operating at a high rate. During the first data taking run of the LHC, the proton-proton luminosity delivered to ATLAS and CMS, two of its four detectors, made possible the discovery of the Higgs boson. For the second LHC data-taking run, the first level trigger of ATLAS will use the geometry of particle tracks (topological information) aiming at the increase of the trigger efficiency of several physics processes, such as the B-hadrons decaying to two low-pT muons and lepton flavor violation decays. For this purpose, a dedicated Topological Processor (L1Topo) was developed to process topological algorithms and provide additional trigger inputs to the CTP (Central Trigger Processor), which is in charge of reducing the collision rate of 40 MHz to a Level-1 event rate of 75 kHz based on event information from the calorimeters and muon spectrometer. This dissertation presents the upgrade of the existing Muon-to-Central-Trigger- Processor Interface (MUCTPI) with the objective of transmitting muon topological information to L1Topo through electrical trigger outputs initially intended, solely, for testing and monitoring purposes. As a first step, an error-rate test system has been developed and its results have demonstrated the possibility of reliably transmitting data through the trigger outputs at 320 MHz, eight times the nominal transmission rate (40 MHz). In addition, here is presented the FPGA firmware developments for the MUCTPI to encode and transmit the muon topological information. Furthermore, this work includes computer simulations of the MUCTPI firmware operation, hardware tests using the debugging interface, and integration tests with L1Topo processor, which have demonstrated the functionality of the upgraded MUCTPI system.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-09-28T18:09:06Z No. of bitstreams: 1 davispereirabarbosa.pdf: 10683458 bytes, checksum: 8cd37a50126b8e958532ac4b151e99d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-10-09T19:24:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 davispereirabarbosa.pdf: 10683458 bytes, checksum: 8cd37a50126b8e958532ac4b151e99d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T19:24:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 davispereirabarbosa.pdf: 10683458 bytes, checksum: 8cd37a50126b8e958532ac4b151e99d4 (MD5) Previous issue date: 2017-03-17 / Esta tese propõe uma nova abordagem baseada em representação esparsa para o problema de estimação de energia em calorimetria de altas energias em cenários com empilhamento de sinais. Inserida dentro do programa de atualização do experimento ATLAS, no LHC, ela teve como principal motivação o aumento progressivo da luminosidade no colisionador e suas consequências relativas ao problema da estimação da energia nos canais do calorímetro eletromagnético do ATLAS, o LArg. Dois métodos de estimação foram propostos e denominados de SPARSE e SPARSE-COF, ambos utilizando programação linear na busca pela esparsidade. Esses métodos tiveram os seus desempenhos avaliados em diversas simulações e foram comparados com o método clássico utilizado nos calorímetros do ATLAS, denominado OF, e com o DM-COF, método recentemente desenvolvido para o calorímetro hadrônico do ATLAS que trata o problema de empilhamento de sinais em sua formulação. Nas diversas simulações realizadas, os métodos SPARSE e SPARSE-COF apresentaram desempenho superior aos demais, principalmente quando a janela de observação utilizada para a estimação da energia não contém todas as amostras do pulso típico do calorímetro, operando em cenários de empilhamento de sinais. Adicionalmente, através dados de simulações Monte Carlo do LArg, os métodos baseados em representação esparsa foram avaliados utilizando programação linear e também métodos esparsos de menor complexidade computacional,como o IRLS,o OMP e o LS-OMP. Os resultados mostraram que o método LS-OMP apresentou desempenho equivalente aos métodos e SPARSE e SPARSE-COF, qualificando-o como candidato a ser utilizado para estimação on-line de energia no LArg. / This thesis proposes a new approach based on sparse representation for the energy estimation problem in high energy calorimetry operating in pile-up scenarios. This work was mainly motivated by the progressive increase of the LHC luminosity and its consequences on the energy estimation problem for channels of the electromagnetic calorimeter of ATLAS (LArg), in the context of the ATLAS experiment upgrade program at the LHC. Two estimation methods were proposed and named SPARSE and SPARSE-COF, both using linear programming in the search for sparsity. These methods were evaluated in several simulations and compared with the classical method used in ATLAS calorimeters, called OF, and with DM-COF, a recently developed method for the ATLAS hadronic calorimeter that addresses pileup problem in its formulation. In the various simulations performed, SPARSE and SPARSE-COF methods performed better than others, especially when the observation window used for energy estimation does not contain all samples of the typical calorimeter pulse, operating in pile-up scenarios. In addition, through LArg Monte Carlo simulations, the methods based on sparse representation were evaluated using linear programming and also sparse methods with less computational complexity, such as IRLS, OMP and LS-OMP. The results showed that the LS-OMP method presented performance equivalent to the SPARSE and SPARSE-COF methods,qualifying it as a candidate to be used for online energy estimation in LArg.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-16T13:33:15Z No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-16T15:15:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-16T15:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 bernardosottomaiorperalva.pdf: 8631621 bytes, checksum: e4e7f3d592c91e719474b259727bab6c (MD5) Previous issue date: 2015-09-11 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta tese apresenta técnicas de processamento de dados para a detecção de sinais e estimação de energia usando calorimetria de altas energias. Os calorímetros modernos possuem milhares de canais de leitura e operam sob alta taxa de eventos. Tipicamente, a reconstrução da energia envolve etapas de detecção e estimação, e é baseada na medida da amplitude do sinal (digitalizado) recebido. Os métodos empregados, atualmente, em experimentos de altas energias são baseados em técnicas de minimização da variância e selecionam os sinais de interesse a partir da estimação da energia. Este trabalho explora o uso de filtros casados para a detecção de sinais e faz uso de uma calibração para a estimação da energia dos sinais. Na abordagem proposta, os parâmetros aleatórios do pulso processado (fase e deformação) e a estatística do ruído de fundo são considerados no projeto do filtro digital, aumentando seu desempenho. No caso particular de experimentos onde a probabilidade de empilhamento de sinais é alta, uma outra solução, baseada na desconvolução linear de sinais para estimação de energia, é discutida. As técnicas propostas nesta tese foram implementadas offline e aplicadas no calorímetro de telhas (TileCal) do ATLAS no LHC. Foram utilizados sinais simulados, assim como dados reais adquiridos durante a operação nominal do LHC. Os estimadores propostos apresentaram menor erro quando comparados aos métodos empregados em calorímetros modernos e estão, atualmente, sendo validados para serem utilizados no TileCal. / This thesis presents data processing techniques of signal detection and energy estimation for high energy calorimetry. Modern calorimeters have thousands of readout channels and operate at high event rate conditions. Typically, the energy reconstruction involves both detection and estimation tasks, and it is based on the amplitude estimation of the received digitized signal. The current methods employed by high energy experiments are based on variance minimization techniques, and the valid signals are selected based on the energy estimation. This work explores the use of a technique based on Matched Filter for signal detection, and it makes use of a calibration factor to estimate the energy. In the proposed approach, the stochastic parameters of the pulse (phase and deformation) and the statistics from the background are considered for the filter design in order to increase performance. In particular cases, where the signal pile-up is likely to occur, another promising technique, based on linear signal deconvolution is discussed. The techniques proposed in this thesis were implemented offline and applied on the ATLAS Tile Calorimeter (TileCal) at LHC. Both simulated signals and real data acquired during nominal LHC operation were used. The proposed estimators presented smaller error with respect to the methods currently used in modern calorimeter systems, and they have been extensively tested to be used in TileCal.