Η ανάπτυξη του ανιχνευτή προκαταιγισμού (Preshower) στο πείραμα CMS και η χρήση του για τη μελέτη της διάσπασης H > γγ

Abstract

Ένας από τους κύριους στόχους του μεγάλου επιταχυντή αδρονίων (Large Hadron Collider, LHC) στο CERN είναι η διερεύνηση του μηχανισμού δημιουργίας μάζας μέσω της αναζήτησης του μποζονίου Higgs (Η) που προβλέπεται από το καθιερωμένο πρότυπο (Standard Model, SM) των ηλεκτρασθενών αλληλεπιδράσεων. Το πείραμα CMS (Compact Muon Solenoid) αναπτύσσει σύστημα ανιχνευτών με σκοπό να μελετήσει τη φυσική των αλλι/λΕ7θδράσεων πρωτονίου- πρωτονίου με ενέργεια, στο σύστημα κέντρο μάζας, 14 TeV. Το ηλεκτρομαγνητικό θερμιδόμετρο (Electromagnetic Calorimeter, ECAL) του πειράματος CMS θα διαδραματίσει κεντρικό ρόλο στη μελέτη του μηχανισμού άρσης της συμμετρίας του SM και ιδιαίτερα στη μελέτη του μηχανισμού Higgs. Για πιθανή μάζα (ΜΗ) του Higgs στην περιοχή 100 GeV/c² <ΜΗ <140 GeV/ c², τον είναι ευνοϊκή από πειραματικής πλευράς λόγω του μικρού εύρος διάσπασης του SM Higgs (~10 MeV), το Higgs μπορεί να ανιχνευτεί μέσω της διάσπασης του σε δύο φωτόνια. Εντούτοις ουδέτερα πιόνια αποτελούν σημαντικό παράγοντα θορύβου σε αυτό το κανάλι διάσπασης και πρέπει να εντοπιστούν προκειμένου να ελαττωθεί ο θόρυβος υποβάθρου. Λόγω της μεγάλης ενέργειας των φωτονίων καθώς και φαινομένων υπέρθεσης (pileup), στις περιοχές μικρών γωνιών γύρω από τον άξονα σύγκρουσης δεσμών, ο προσδιορισμός των ουδετέρων πιονιών δεν είναι δυνατόν να επιτευχθεί με την χρήση μόνο του EC AL και απαιτείται η χρήση ενός πρόσθετου ανιχνευτή λεπτού διαμερισμού. Ο ανιχνευτής αυτός είναι ο ανιχνευτής προκαταιγισμού (Preshower).