Jets in CMS Experiment

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Date
2013
Department
Major/Subject
Fysiikka (laskennallinen fysiikka)
Mcode
Tfy-1
Degree programme
Language
en
Pages
69 s.
Series
Abstract
Jets are collimated showers of particles originating from quarks and gluons, which are the constituents of protons and neutrons that make up the atomic nuclei. In the CERN's Large Hadron Collider (LHC) protons are collided with the highest energies ever achieved and production of jets is ubiquitous in these collision events. Measuring energies of jets is a complex process and requires sophisticated jet energy calibration methods. In this Master's Thesis a new jet composition driven method for enhancing jet calibration in the Compact Muon Solenoid experiment (CMS) is studied. We study the effects of sensitivity of different detector elements to the jet energy composition and try to find sources of observed discrepancies between composition of Monte Carlo simulated and measured jets. We test three different mis-calibration scenarios in the lightweight FastSim simulation environment and observe encouraging results that are in agreement with the hypothesized mis-calibrations. The FastSim approach proves to be a useful tool for investigating the role of detector calibration on jet composition, at least in the case of hadronic and electromagnetic calorimeters. In the near future the developed method will be applied also to other parts of CMS.

Jetit ovat kvarkeista ja gluoneista alkunsa saavia kartiomaisia hiukkasryöppyjä. Protonit ja neutronit, siis atomiytimien rakenneosaset, koostuvat kvarkeista ja gluoneista. Euroopan hiukkastutkimuskeskus CERN:n Suuressa Hadronit törmäyttimessä LHC:ssa törmäytetään protoneja toisiinsa suurilla energioilla ja törmäyksissä syntyy runsaasti kyseisiä hiukkasryöppyjä. Näiden jettien energian mittaaminen on monimutkainen prosessi, joka vaatii pitkälle kehitettyjä kalibrointitekniikoita. Tässä diplomityössä tutkitaan uutta jettien energioiden tarkempaan mittaukseen tähtäävää tekniikkaa, joka perustuu ryöppyjen koostumuksen tutkimiseen. LHC:n CMS-kokeen puitteissa suoritettavassa tutkimuksessa mittaamme CMS:n eri havaintojärjestelmien herkkyystasojen vaikutusta jettien koostumukseen ja etsimme syitä simuloitujen ja mitattujen hiukkasryöppyjen koostumuksien eroihin. Tutkimme kolmen eri herkkyysskenaarion vaikutusta jetteihin käyttäen laskennallisesti kevyttä FastSim-simulaatioympäristöä. Saamamme tulokset ovat yhteensopivia oletettujen virhelähteiden kanssa ja rohkaisevat jatkotutkimuksiin. Käyttämämme menetelmä osoittautuu hyödylliseksi työkaluksi havaintojärjestelmien herkkyyden ja hiukkasryöppyjen koostumuksen välisen yhteyden tutkimiseen. Kehitettyä menetelmää aiotaan tulevaisuudessa soveltaa laajemmin CMS-kokeen eri mittausjärjestelmiin.
Description
Supervisor
Alava, Mikko
Thesis advisor
Voutilainen, Mikko
Keywords
kokeellinen alkeishiukkasfysiikka, alkeishiukkasfysiikka, LHC, CERN, hiukkasryöpyt, jetit, CMS-koe, experimental particle physics, high energy physics, jets, jet energy scale, CMS
Other note
Citation