Figuur 1. Gesimuleerde productie van een Higgs deeltje in het ATLAS experiment bij de Large Hadron Collider op CERN, Geneve. Het Higgs deeltje vervalt in vier muonen, een van de mogelijke vervalspaden.
|
Nationaal instituut voor subatomaire fysica National institute for subatomic physics |
|||
| Kruislaan 409 | PO Box 41882 | ||
| 1098 SJ Amsterdam | 1009 DB Amsterdam | ||
| The Netherlands | The Netherlands | ||
| phone: +31 20 592 2000 | fax: +31 20 592 5155 | ||
Een verfijndere, efficientere reconstructietechniek maakt de zoektocht naar het Higgs deeltje makkelijker. Promovendus Niels van Eldik verbonden aan het Nederlands instituut voor subatomaire fysica Nikhef, ontwikkelde de afgelopen vier jaar een patroonherkennings-algoritme dat op efficientere wijze muonen identificeert. Deze muonen zijn cruciaal in de zoektocht naar het Higgsdeeltje, het veelbelovende sluitstuk van het Standaard Model van de natuurkunde, waar in de nieuwe deeltjesversneller in Geneve naar gezocht gaat worden vanaf eind 2007. Van Eldik promoveert op donderdag 22 februari aan de Universiteit van Amsterdam.
Het Standaard Model beschrijft de wisselwerkingen tussen alle tot nu toe bekende bouwstenen van materie met grote precisie. Natuurkundigen hebben het Standaard Model uitvoerig onderzocht en het model heeft tot nu toe elke experimentele proef doorstaan. Het model voorspelt het bestaan van een tot heden niet waargenomen deeltje: het Higgs boson. Om het Higgs boson experimenteel te observeren, bouwen wetenschappers en technici op dit moment een nieuwe deeltjesversneller, de Large Hadron Collider (LHC) op CERN, Geneve. Als het Higgs deeltje bestaat, zal dit door de LHC detectoren waargenomen worden. Het promotie onderzoek van van Eldik spitst zicht toe op de verbetering van reconstructiemethoden van muonsporen bij een van deze detectoren, ATLAS. Muonen spelen een centrale rol bij de identificatie van het Higgs deeltje, dat in muonen vervalt en omdat de muonen duidelijk te reconstrueren sporen in de detector achterlaten.
Het muon detectiesysteem van het ATLAS experiment is uitgerust met zeer nauwkeurige detectoren, zogenaamde muonkamers. Deze maken een nauwkeurige bepaling van het spoor en de impuls van hoog energetische muonen mogelijk. Dit vereist echter dat de calibratie constanten van de kamers met een hoge precisie bekend zijn. Van Eldik ontwikkelde een procedure die het mogelijk maakt om de calibratie constanten van de muonkamers zeer nauwkeurig te bepalen.
De spoorreconstructie van de muonen vindt plaats in twee stappen. Eerst wordt een grove schatting van de baan van het muon door het muon detectie systeem gemaakt. Hierna wordt er binnen de geschatte baan naar spoorsegmenten gezocht in de individuele muonkamers. Het nieuwe, door van Eldik ontwikkelde patroonherkenningsalgoritme vindt spoorsegmenten met een hogere efficientie dan de tot nu toe bestaande algoritmes. Verder biedt het algoritme de mogelijkheid om fout gereconstrueerde segmenten nauwkeuriger te identificeren en te verwerpen. Het algoritme is met succes getest op gesimuleerde data en ook met data van de al geinstalleerde muonkamers op CERN zelf, met behulp van kosmische straling. Van Eldik schreef de software en zette de infrastructuur zo op, dat het algoritme makkelijk bruikbaar is voor de collega's van de ATLAS collaboratie. De verbeteringen ten opzichte van huidige reconstructiemethodes maken het algoritme zeer interessant voor de identificatie van muonen en de zoektocht naarhet Higgs deeltje, die eind dit jaar van start gaat.
Niels van Eldik, The ATLAS muon spectrometer: calibration and pattern recognition.
Promotor: Prof. dr. F.L. Linde
Co-promotores: Prof. dr. S.C.M. Bentvelsen, Dr. P. Kluit
De promotie vindt plaats op donderdag 22 februari 2007 om 14:00 uur precies in de aula van de Universiteit van Amsterdam, Oude Lutherse Kerk, Singel 411, te Amsterdam. Contact: nveldik@nikhef.nl.
