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08.09.2012 Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD 1
Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD
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08.09.2012 Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD 2
International Linear Collider ILC Was?
Linearer Teilchenbeschleuniger e+ e- Kollisionen Ca. 30km lang 250 GeV, 500 GeV, 1 TeV
Wofür? LHC als Entdecker: hohe Energien durch
Verwendung von Protonen ILC als Lupe: Präzisionsmessungen
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ILC Vorteile: Sauber
kein QCD Hintergrund Präzise Energie Polarisation
Alternative: CLIC (3 TeV) Zukunft:
Technical Design Report Entscheidung Bau?
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International Large Detector ILD
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Forward Tracking Detector FTD
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Spurrekonstruktion für FTD Jeder Detektor ist anders Hintergrund
Paarbildung (Photonen) Pixels: aufintegrierte Events Strips: Ghost Hits
Geschwindigkeit Efficiency und Ghost Rate Wart- und Lesbarkeit TPC
FTD
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Tools
Zellulärer Automat Finden von Spurkandidaten
Kalman Filter Finden der Spurparameter Aussieben schlechter Kandidaten mit cut offs
Hopfield Neuronales Netzwerk Auflösen von Inkompatibilitäten
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Zellulärer Automat
Diskrete Einheiten mit lokalen Regeln Biologie als Namensgeber Conways Spiel des Lebens
2D – Raster (e.g. Monitor) 1 Pixel = 1 Zelle Nachbarn = Zellen rundherum Mehr als 3 Nachbarn: Überbevölkerung (Tod) Weniger als 2 Nachbarn: Unterbevölkerung (Tod) Tote Zelle mit drei Nachbarn: Geburt
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Conways Spiel des Lebens
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Wozu das Ganze?
Idee: Kann man eine Messungen als Startsituation verwenden und Regeln schaffen, die geeignete Muster überleben lassen?
Aus Simulation wird Rekonstruktion Beispiel Conway: Für gewisse Startwerte bilden
sich stabile Objekte, sog. Glider
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Toydetektor: ein Beispiel
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Die wahren Spuren
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Die wahren Hits
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Mit Hintergrund
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Ununterscheidbare Hits
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Die Zellen des Automaten Die Definition von Zellen ist flexibel Für das Beispiel: 2 verbundene Hits Auch “Segment” genannt Zeit für erste Kriterien:
Nur Segmente bauen, die Sinn machen Hier: Nur was nah genug ist (1.33 facher
Ebenenabstand oder weniger) Woher nimmt man die Zahl? Analyse der Spuren!
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Die Segmente (=Zellen)
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Die Regeln des Automaten
Segmente haben einen Zustand: Natürliche Zahl: 0,1,2,3... Im Moment: alle sind auf 0 (schwarz)
Ein Nachbar ist: Ein Segment auf der Innenseite Mit selben Zustand Das gewisse Kriterien erfüllt
Hier: Winkel < 10°
In jeder Iteration erhalten Zellen mit mindestens einem Nachbarn +1 auf Zustand
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Iteration 1
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Iteration 2
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Iteration 3
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Iteration 4
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Der Sinn dahinter Bsp: Segment mit Zustand 4 in Lage 4:
Ist mit einem Segment mit Zustand 3 verbunden Denn sonst kein Upgrade auf 4 Dieses mit einem Segment Zustand 2 usw. Bis hin zum IP → eine komplette Spur
Jetzt:
Löschen von Segmenten,
die das nicht erfüllen
(Zustand < Lage)
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Aussortieren
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Das Ende vom Lied? Der zelluläre Automat lässt sich weiter ausdehnen:
Längere Segmente Mehr Kriterien
Qualitäts Cuts mit Kalman Filter Ein Spurfit, der lokal arbeitet Bestimmt Parameter der Spuren Feedback, wie gut ein Spurkandidat ist
Ambiguitäten mit Hopfield Netz auflösen Spuren, die sich Hits teilen: hauptsächlich durch ghost tracks Sind inkompatibel zueinander Hopfield Netz sucht Subset von Spuren, das kompatibel ist und
möglichst hohe Qualität hat
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Vorteile des Zellulären Automaten Schnell Frühes Nutzen von Information Kriterien leicht adaptier- und veränderbar Lässt sich gut auf Analyse von wahren Spuren
basieren
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit,und schönes Wochenende!
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Zusammenfassung Der ILC in Zukunft parallel zu LHC? Ein (sehr) kleiner Einblick in die Welt des
Trackings Für die Suche nach Mustern kann der zelluläre
Automat ein nützliches Tool sein
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Messung von Higgs - Kopplung Folgendes Bild ist aus “Comparison of LHC and
ILC Capabilities for Higgs Boson Coupling Measurements” von Micheal Peskin
Es werden verglichen: LHC 14TeV 300fb 1 ⁻ HLC = ILC mit 250 GeV und 250fb 1 ⁻ ILC = ILC mit 500 GeV und 500fb 1 ⁻ ILCTeV = ILC mit 1 TeV und 1000fb 1 ⁻
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Problem des Papers
Basiert auf älterer Abschätzung von LHC, es fehlen neuere Daten und Berechnungen
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08.09.2012 Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD 33
Ergebnis des Zellulären Automaten
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08.09.2012 Robin Glattauer: Spurrekonstruktion in der Vorwärtsrichtung des ILD 34
Zellulärer Automat für FTD
Nicht ganz so übersichtlich