The PANDA experiment is planned as part of the extended GSI facility FAIR to investigate hadronic reactions in antiproton-proton annihilations. An excellent beam quality and high luminosity is expected which allows the investigation of hadronic reactions such as the spectroscopy of the charmonium system. To ensure different studies of hadronic systems an universal detector is being designed, the PANDA detector. A high resolution Micro Vertex Detector (MVD), as part of the whole setup, is an important component of the track and vertex reconstruction.
A mayor part of this work were simulation studies to investigate the resolution ability of the vertex detector. For this the development and implementation of reconstruction algorithms and their integration to the track and vertex reconstruction were an essential part to allow the detailed study of the resolution of the MVD and the whole apparatus under realistic assumptions. The track and vertex reconstruction ability of the detector is shown exemplarily for the channels antiproton-proton into two charged pions and into J/psi and photon.
The expected hadronic background for physics observables requires a high selection power of the experimental setup, especially for the investigation of the charmonium system above the DD(bar) threshold. For this particular energy region no experimental data exist and the PANDA experiment can contribute to understand the binding of charmed mesonic systems. Charmonium states can decay to open-charm channels which provide a clear signature in the detector from the charged D-Meson decays. In this work the high selection ability of the experimental setup was investigated for two reaction channels. Under the assumption of an expected low reaction cross section the clear identification of the DD(bar) decay channel was shown, even for the presence of a huge hadronic background. This allows a clear identification of the DD(bar) decay channel and mayor background resources for this channel were discussed. / Das PANDA Experiment wird Teil der geplanten Ausbaustufe FAIR als
Erweiterung zur GSI und wird die Untersuchung von hadronischen
Reaktionen in Antiproton-Proton Annihilationen ermöglichen. Durch die
zu erwartende exzellente Strahlqualität und hohe Luminosität ergeben sich
vielfältige Möglichkeiten zur Untersuchung von
Hadronenwechselwirkungen, wie beispielsweise die genaue Spektroskopie
des Charmoniumsystems. Um vielfältige
Untersuchungen verschiedenster hadronischer Systeme zu gewährleisten,
wurde der Aufbau eines universellen Detektors geplant, des PANDA
Detektors. Dazu ist ein hochauflösender Vertexdetektor (MVD) eine wichtige
Komponente, um im Zusammenspiel mit weiteren Detektorkomponenten zur Spur- und Vertexrekonstruktion beitragen zu können.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden detaillierte Simulationen durchgeführt,
die das Auflösungsvermögen des Vertexdetektors
charakterisieren, ganz besonders im Hinblick auf die Rekonstruktion
verschiedener physikalischer Kanäle. Dafür war die Entwicklung und
Implementierung von Algorithmen zur Rekonstruktion der zu erwartenden
Detektordaten und deren Integration in den Spurfit zur
Teilchenrekonstruktion eine Grundvoraussetzung. Dadurch ist es
möglich das Auflösungsvermögen des MVD und des gesamten
experimentellen Aufbaus unter realistischen Bedingungen zu testen und zu
optimieren. Die Spur- und Vertexrekonstruktion wird anhand der Kanäle
Antiproton-Proton nach zwei geladenen Pionen und nach J/Psi Photon
evaluiert.
Der zu erwartende hadronische Untergrund stellt hohe Anforderungen an
die Selektionskraft des experimentellen Aufbaus, bezüglich der
physikalischen Observablen, dar.
Dies ist besonders für die Untersuchung des Charmoniumsystems oberhalb
der DD(quer)-Schwelle von Bedeutung, wofür kaum experimentelle
Untersuchungen vorliegen und der PANDA Detektor zukünftig einen
entscheidenden Beitrag zum Verständnis gebundener mesonischer Systeme
beitragen kann. Zuständen im Charmoniumsystem ist es erlaubt in
Open-Charm-Kanäle zu zerfallen, die eine eindeutige experimentelle
Signatur mittels der D-Zerfälle in geladene Teilchen im Detektor erlauben.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte anhand zweier grundlegender Reaktionen
gezeigt werden, dass selbst unter
ungünstigen Annahmen über den zu erwartenden Wirkungsquerschnitt, der noch nicht schwellennah vermessen wurde, das stark
unterdrückte Signal gegenüber Untergrundereignissen hinreichend
angereichert werden kann. Dies erlaubt eine klare Identifizierung des
DD(quer)-Ausgangskanales, wobei die wesentlichen Untergrundbeiträge
identifiziert und diskutiert werden.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa.de:bsz:14-qucosa-25497 |
| Date | 17 December 2009 |
| Creators | Jäkel, René |
| Contributors | Technische Universität Dresden, Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften, Prof. Dr. Kai-Thomas Brinkmann, Prof. Dr. Hartwig Freiesleben |
| Publisher | Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
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