Robin_MariaLaach

Spurrekonstruktion in der
Vorwärtsrichtung des ILD
08.09.2012
Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD
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International Linear Collider ILC


Was?

Linearer Teilchenbeschleuniger

e+ e- Kollisionen

Ca. 30km lang

250 GeV, 500 GeV, 1 TeV
Wofür?


LHC als Entdecker: hohe Energien durch
Verwendung von Protonen
ILC als Lupe: Präzisionsmessungen
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
Vorteile:

ILC
Sauber



kein QCD Hintergrund
Präzise Energie
Polarisation

Alternative: CLIC (3 TeV)

Zukunft:

Technical Design Report

Entscheidung

Bau?
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International Large Detector ILD
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Forward Tracking Detector FTD
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Spurrekonstruktion für FTD

Jeder Detektor ist anders

Hintergrund

Paarbildung (Photonen)

Pixels: aufintegrierte Events

Strips: Ghost Hits

Geschwindigkeit

Efficiency und Ghost Rate

Wart- und Lesbarkeit
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FTD
TPC
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Tools

Zellulärer Automat



Finden von Spurkandidaten
Kalman Filter

Finden der Spurparameter

Aussieben schlechter Kandidaten mit cut offs
Hopfield Neuronales Netzwerk

Auflösen von Inkompatibilitäten
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Zellulärer Automat

Diskrete Einheiten mit lokalen Regeln

Biologie als Namensgeber

Conways Spiel des Lebens

2D – Raster (e.g. Monitor)

1 Pixel = 1 Zelle

Nachbarn = Zellen rundherum

Mehr als 3 Nachbarn: Überbevölkerung (Tod)

Weniger als 2 Nachbarn: Unterbevölkerung (Tod)

Tote Zelle mit drei Nachbarn: Geburt
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Conways Spiel des Lebens
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Wozu das Ganze?



Idee: Kann man eine Messungen als
Startsituation verwenden und Regeln schaffen,
die geeignete Muster überleben lassen?
Aus Simulation wird Rekonstruktion
Beispiel Conway: Für gewisse Startwerte bilden
sich stabile Objekte, sog. Glider
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Toydetektor: ein Beispiel
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Die wahren Spuren
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Die wahren Hits
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Mit Hintergrund
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Ununterscheidbare Hits
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Die Zellen des Automaten

Die Definition von Zellen ist flexibel

Für das Beispiel: 2 verbundene Hits

Auch “Segment” genannt

Zeit für erste Kriterien:



Nur Segmente bauen, die Sinn machen
Hier: Nur was nah genug ist (1.33 facher
Ebenenabstand oder weniger)
Woher nimmt man die Zahl? Analyse der Spuren!
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Die Segmente (=Zellen)
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Die Regeln des Automaten


Segmente haben einen Zustand:

Natürliche Zahl: 0,1,2,3...

Im Moment: alle sind auf 0 (schwarz)
Ein Nachbar ist:

Ein Segment auf der Innenseite

Mit selben Zustand

Das gewisse Kriterien erfüllt

Hier: Winkel < 10°
In jeder Iteration erhalten Zellen mit mindestens
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einem Nachbarn
+1 auf Zustand

Iteration 1
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Iteration 2
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Iteration 3
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Iteration 4
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Der Sinn dahinter


Bsp: Segment mit Zustand 4 in Lage 4:

Ist mit einem Segment mit Zustand 3 verbunden

Denn sonst kein Upgrade auf 4

Dieses mit einem Segment Zustand 2 usw.

Bis hin zum IP

→ eine komplette Spur
Jetzt:
Löschen von Segmenten,
die das nicht erfüllen
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(Zustand < Robin
Lage)
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Aussortieren
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Das Ende vom Lied?



Der zelluläre Automat lässt sich weiter
ausdehnen:

Längere Segmente

Mehr Kriterien
Qualitäts Cuts mit Kalman Filter

Ein Spurfit, der lokal arbeitet

Bestimmt Parameter der Spuren

Feedback, wie gut ein Spurkandidat ist
Ambiguitäten mit Hopfield Netz auflösen
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Spuren,
die sich Hits teilen: hauptsächlich durch
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
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Vorteile des Zellulären Automaten

Schnell

Frühes Nutzen von Information

Kriterien leicht adaptier- und veränderbar

Lässt sich gut auf Analyse von wahren Spuren
basieren
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit,
und schönes Wochenende!
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Back Up
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Zusammenfassung



Der ILC in Zukunft parallel zu LHC?
Ein (sehr) kleiner Einblick in die Welt des
Trackings
Für die Suche nach Mustern kann der zelluläre
Automat ein nützliches Tool sein
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Messung von Higgs - Kopplung


Folgendes Bild ist aus “Comparison of LHC and
ILC Capabilities for Higgs Boson Coupling
Measurements” von Micheal Peskin
Es werden verglichen:

LHC 14TeV 300fb⁻1

HLC = ILC mit 250 GeV und 250fb⁻1

ILC = ILC mit 500 GeV und 500fb⁻1

ILCTeV = ILC mit 1 TeV und 1000fb⁻1
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Problem des Papers

Basiert auf älterer Abschätzung von LHC, es
fehlen neuere Daten und Berechnungen
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Ergebnis des Zellulären Automaten
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Zellulärer Automat für FTD
Nicht ganz so übersichtlich
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