KIP-Veröffentlichungen

Zukünftige Experimente auf dem Gebiet der Hochenergiephysik erfordern eine Jet Energieauflösung, die um einen Faktor zwei höher ist als jemals erzielt. Aktuell scheint dieses Ziel erreichbar zu sein, indem entweder die Particle Flow oder die Dual-Readout Methode benutzt wird. Eine unabdingbare Voraussetzung für erstere Methode ist eine beispiellose Granularität des Kalorimetersystems. Die Signalauslese wird in diesem Fall mit neuartigen Photodetektoren, sogenannten Silicon Photomultiplier (SiPM), bewerktstelligt, die durch ihre Kompaktheit und ihren hohen Verstärkungsfaktor überzeugen. Der zweite Ansatz nutzt das Phänomen des Cherenkov Lichtes aus, das beinahe ausschließlich im elektromagnetischen Teil eines Hadronenschauers produziert wird.
Eine Kombination beider Ansätze in einem hochgranularen Hadronenkalorimeter könnte durch den Einbau zusätzlicher kleiner Cherenkov Kacheln umgesetzt werden, die mit SiPM"s ausgelesen werden. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurden erste Messungen am DESY Teststrahl durchgeführt, um die mögliche Lichtausbeute kleiner Kacheln zu vermessen. Das Cherenkov Licht wurde produziert durch einen Positronen Strahl, der entweder Saphir oder Bleiglas Kacheln durchquerte. Die Photonen wurden anschließend ausgelesen durch einen direkt montierten SiPM von Hamamatsu. Unterschiedliche Kachelformen und SiPM Positionen wurden untersucht, um die optimale Konstellation zu finden.
Mittels Monte-Carlo Simulationen wurde die gemessene Lichtausbeute und das beobachtete Verhalten der Kacheln rekonstruiert.

Future experiments in the field of high-energy particle physics require a jet energy resolution that is a factor two better than achieved so far. Up to date this goal seems to be achievable by either using the Particle Flow or the Dual-Readout method. The essential prerequisite if using the former is an unprecedented high granularity of the calorimeter system. In this case the light signals are readout with a novel kind of photodetectors, called Silicon Photomultiplier (SiPM), which convince through their compactness and high gain. The second approach exploits the phenomenon of Cherenkov light produced almost exclusively by the electromagnetic shower component of hadronic showers.
A combination of the two approaches in one highly granular hadronic calorimeter could be realized by integrating additional small Cherenkov tiles readout with SiPM"s. Within the scope of this thesis first measurements have been performed at the DESY test beam facility to study the light yield achievable with small tiles. The Cherenkov light was produced by a positron beam traversing either sapphire or lead glass tiles. The photons were afterwards detected by a directly coupled SiPM by Hamamatsu. Different tile shapes and SiPM mounting positions were studied to find the optimal configuration.
The measured light yield and the observed tile behavior was reconstructed with Monte-Carlo studies.