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Track reconstruction and prompt K^0_S production at the LHCb experiment

Schiller, Manuel Tobias

German Title: Spurrekonstruktion und direkte K^0_S-Produktion am LHCb-Experiment

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This work presents the implementation and performance of a track reconstruction algorithm for the main tracking system of LHCb. This algorithm has a high reconstruction efficiency and a low fraction of wrongly reconstructed tracks. It is fast enough to be used in the first stage of the LHCb software trigger to quickly confirm or reject the decision made by the hardware trigger. Moreover, it is the only algorithm in LHCb to reconstruct cosmic muons in the main tracking system, an important track sample for alignment and calibration purposes. Due to its good performance and speed, the algorithm reconstructs tracks in the standalone main tracking system at LHCb both in the software trigger and for offline reconstruction. Furthermore, the first measurement of the cross section for prompt K^0_S production in pp collisions at sqrt(s) = 900 GeV with the LHCb detector is presented. The K^0_S is reconstructed via its decay to two charged hadrons. The measurement thus relies heavily on the understanding of the track reconstruction. Covering a range in rapidity of 2.5 <= y < 4 and p_T < 1.6 GeV in p_T (excluding p_T < 200 MeV for 2.5 <= y < 3), sigma(pp -> K^0_S X) = (6410.3 ± 169.6 ± 463.1) µb has been measured. The measurement can serve as input to validate and optimise Monte Carlo event generators. The correct description of fragmentation and the structure of the underlying event at hadron colliders by the Monte Carlo generators is crucial for many future LHCb measurements. Being the first measurement performed by LHCb, it has served as an important test for the analysis procedures and the understanding of the detector, before more complicated analyses have been performed.

Translation of abstract (German)

In dieser Arbeit wird die Implementierung und Leistungsfähigkeit eines Spurrekonstruktionsalgorithmus für das Hauptspurkammersystem des LHCb-Detektors vorgestellt. Der Algorithmus hat eine hohe Spurrekonstruktionseffizienz, der Anteil falsch rekonstruierter Spuren ist klein. Er ist schnell genug, um in der ersten Stufe des LHCb-Softwaretriggers die Entscheidung der Triggerhardware zu verwefen oder zu bestätigen. Desweiteren ist es der einzige Algorithmus, der kosmische Myonen im Hauptspursystem rekonstruieren kann, die eine wichtige Spurkategorie für die Ausrichtung und Kalibration des Detektors darstellen. Wegen seiner Leistungsfähigkeit und Geschwindigkeit wird der Algorithmus zur Rekonstruktion der Hauptspurkammern bei LHCb verwendet, sowohl im Softwaretrigger als auch für die abschließende Ereignisrekonstruktion. Desweiteren wird die erste Messung des Wirkungsquerschnitts direkter K^0_S -Produktion in pp-Kollisionen bei sqrt(s) = 900 GeV mit dem LHCb-Experiment vorgestellt. Das K^0_S wird über den Zerfall in zwei geladene Hadronen rekonstruiert, weswegen die Messung besonders auf ein gutes Verständnis der Spurrekonstruktion angewiesen ist. Im Bereich 2.5 <= y < 4 und p_T < 1.6 GeV ( p_T < 200 MeV mit 2.5 <= y < 3 ausgenommen) wurde sigma(pp -> K^0_S X) = (6410.3 ± 169.6 ± 463.1) µb gemessen. Die Messung kann der Validierung und Optimierung der korrekten Beschreibung der Fragmentation und des zugrundeliegenden Ereignisses in Hadronbeschleunigern in Monte-Carlo-Generatoren dienen. Eine korrekte Beschreibung durch Monte-Carlo-Ereignisgeneratoren ist entscheidend für viele zukünftige Messungen von LHCb. Da dies die erste Messung von LHCb darstellt, war sie wichtiger Prüfstein der Analyseprozeduren und für das Verständnis des Detektors, bevor komplexere Analysen durchgeführt werden konnten.

Document type: Dissertation
Supervisor: Hansmann-Menzemer, Prof. Dr. Stephanie
Date of thesis defense: 12 July 2011
Date Deposited: 26 Jul 2011 11:05
Date: 2011
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Physics
DDC-classification: 530 Physics
Uncontrolled Keywords: LHCb , tracking , K^0_S , production
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