Identifikace neutrálních pionů na Future Circular Collider

Abstract

Future Circular Collider (FCC) is a 100 km long particle collider to be built around the year 2040 in the CERN laboratory. The first stage of operation is going to be a lepton collider FCC-ee which aims to test the Standard model with unprecedented precision at maximal central energies of 365 GeV. Neutral pions originating from such collisions are crucial for reconstructions of particles such as the τ lepton and their identification poses a challenge for detectors. Neutral pions decay almost immediately into a pair of photons separated by a small angle and can be easily misidentified as a single photon. We should be able to distinguish the signal of a neutral pion from the signal of a single photon with a fine segmented calorimeter. In the thesis we will work with the FCC-ee noble liquid calorimeter design. The main goal of the thesis is to understand the geometry of the calorimeter planned for FCC-ee experiment and investigate the options offered by multivariate analysis methods for the reconstruction and identification of neutral pions against a single photon background. 1

Future Circular Collider (FCC) je 100 km dlhý urýchľovač častíc, ktorého výstavba sa plánuje okolo roku 2040 v laboratóriu CERN. Prvú etapu bude tvoriť leptónový urýchľo- vač FCC-ee, ktorého cieľom bude otestovať Štandardný model s nebývalou presnosťou pri centrálnej energii 365 GeV. Neutrálne pióny pochádzajúce z takýchto zrážok sú dôle- žité na rekonštrukciu častíc ako napríklad τ leptóny a ich identifikácia predstavuje výzvu pre detektory. Neutrálne pióny sa rozpadajú na pár fotónov s veľmi malým rozletovým uhlom, kvôli čomu sa dajú ľahko zameniť za jeden fotón. Mali by sme byť schopní rozlíšiť signál z neutrálneho piónu od signálu z jediného fotónu v kalorimetri s dostatočne jem- nou segmentáciou. V tejto práci budeme pracovať s návrhom kalorimetru pre FCC-ee, ktorý využíva kvapalné vzácne plyny. Hlavným cieľom našej práce je porozumieť stavbe kalorimetra plánovaného pre experiment FCC-ee a preskúmať možnosti identifikácie ne- utrálnych piónov na fotónovom pozadí pomocou "multivariate analysis"metód. 1