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Abstract (German)

Eines der geplanten Projekte an der Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) ist das Schwerionenexperiment Compressed Baryonic Matter (CBM). Ziel ist die Vermessung des QCDPhasendiagramms bei hohen Netto-Baryonendichten und moderaten Temperaturen sowie die Charakterisierung des Phasenübergangs hadronischer Materie zum Quark-Gluon Plasma.

Eine wesentliche Komponente des CBM-Detektors ist ein Ringabbildender Cherenkov-Detektor (RICH), in welchem das Cherenkov-Licht schneller Teilchen (v > c_n = c/n) über sphärische Spiegel ringförmig auf den Photodetektor abgebildet wird. Im Rahmen einer im Oktober 2012 durchgeführten Teststrahlzeit am CERN-PS Beschleuniger konnten wichtige Informationen unter anderem für den Aufbau des Photodetektors des RICH gewonnen werden. Ein Ziel der Strahlzeit war die Charakterisierung von neuen Hamamatsu Multi-Anoden Photomultipliern (MAPMT) des Typs R11265 sowie von Micro-Channel-Plates (MCP) des Typs XP85012 der Firma Planacon sowie der jeweilige Vergleich mit den Hamamatsu H8500 MAPMTs. Eine wichtige Eigenschaft dabei ist vor allem die Anzahl an detektierten Photonen pro Cherenkov-Ring, bei der der Anteil an Crosstalk eine erhebliche Rolle spielt. Eine fortgeschrittene Methode zur Crosstalk-Bestimmung wurde entwickelt, um die Effizienz der verschiedenen Sensoren zu vergleichen.

Die Untersuchung des invarianten Massenspektrums dileptonischer Zerfälle, insbesondere von rho und omega, bietet hierbei eine Möglichkeit hoch-verdichtete Kernmaterie im frühen Kollisionsstadium zu untersuchen, da Leptonen das hadronische Medium ohne weitere Wechselwirkung verlassen können. Selbst mit sehr guter Teilchenidentifikation der Elektronen ist das resultierende e+e- invariante Massenspektrum jedoch nicht untergrundfrei zu rekonstruieren. Nach Anwendung aller Schnitte stellen Dalitz-Zerfälle des eta- und pi0-Mesons (eta/pi0 -> e+e-) den dominierenden Untergrund dar. Eine genaue Bestimmung des Anteils an pi0 und eta ist daher für den Untergrundabzug von großer Wichtigkeit. Da die verschiedenen Verzweigungsverhältnisse sehr genau bekannt sind, kann der Untergrund über die Rekonstruktion von eta/pi0 -> 2 gamma erfolgen. Eine mögliche Nachweismethode der Photonen erfolgt über die Konversion im Detektormaterial, gamma -> e+e-, mit nachfolgender Rekonstruktion der Konversionselektronen. Dies erfordert jedoch eine genaue Kenntnis der Konversionswahrscheinlichkeit, sowie die sichere Rekonstruktion der Konversionselektronen. Verschiedene Machbarketisstudien sowie Effizienzabschätzungen zur Rekonstruktion von pi0 und eta wurden durchgeführt.

Abstract (English)

One of the experiments being build at the Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR) is the heavy-ion experiment Compressed Baryonic Matter (CBM). The aim is the investigation of the QCD phase diagram in region of high net-baryon densities and moderate temperatures and the characterisation of the phase transition from hadronic matter to the quark-gluon plasma.

An important aspect of the CBM detector is a ring-imaging Cherenkov detector (RICH), which focuses Cherenkov light from fast particles (v > c_n = c/n) via spherical mirrors onto rings on the photodetector. Important information could be gained during a beamtime in 2012 at the CERN-PS accelerator, e.g. for the construction of the the photodetector of the RICH detector. One goal of this beamtime was the characterisation of new Hamamatsu multi-anode photomultiplier (MAPMT) of type R11265 and of micro-channel plates (MCP) of type XP85012 from Planacon, and the comparison with the Hamamatsu H8500 MAPMTs. The number of detected photons per Cherenkov ring is a decisive property of the sensors, which is highly influenced by the amount of produced crosstalk. An enhanced method for crosstalk estimation has been developed, to judge and compare the efficiency of the different sensors.

The investigation of the invariant mass spectrum of dileptonic decays, especially of rho and omega, allows for an investigation of highly compressed matter in a very early state of the collision, as leptons can leave the hadronic medium without further interaction. But even with a very good particle identification capability it is not possibly to reconstruct the e+e- invariant mass spectrum without background. The main source of background entries, after application of all cuts, are Dalitz decays of eta and pi0 (eta/pi0 -> e+e-). Thus, an exact estimation of the fraction of pi0 and eta is necessary to subtract the background. With the knowledge of the exact branching ratios the background can be subtracted via the reconstruction of eta/pi0 -> 2 gamma. These photons can be reconstructed via their conversion within the detector material (gamma -> e+e-) and an afterward reconstruction of the conversion electrons. This requires the exact knowledge of the conversion probability, and a reliable reoncstruction of the conversion photons. Several feasibility studies and efficiency estimation for the reconstruction of pi0 and eta have been done.

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