Účinnost a přesnost měření detektoru doby letu v experimentu ATLAS a rekonstrukce di-fotónového vertexu pro pátrání po axionu podobné částici v datech z LHC Run-3

Abstract

V létě 2022 byla na Velkém hadronovém urychlovači zaznamenána první data z proton-proton srážek v rámci LHC Runu-3 pomocí centrálního detektoru ATLAS a detektorů ATLAS Forward Proton (AFP). Byla provedena první analýza těchto nově získaných dat. Různými metodami byla studována účinnost a rozlišení detektoru doby letu (ToF). Navíc tyto studie kvality ToF dat zahrnovaly rekonstrukci proton-proton vertexu porovnáním poloh vertexů ToF a centrálního ATLAS. Po kalibraci bylo určeno předběžné rozlišení vertexové rekonstrukce pomocí ATLAS runu s nízkým mu. Na základě vybraných di-fotonových událostí byly provedeny studie rekonstrukce vertexů pomocí simulovaných dat a zaznamenaných dat z roku 2017. Byly porovnány různé techniky rekonstrukce vertexů za použití centrálního detektoru ATLAS. Pomocí jedné techniky byla provedena di-fotonová rekonstrukce vertexů s daty z roku 2022. Byl prokázán potenciál ToF dat pro vylepšení rekonstrukce vertexů, a tím i snížení pozadí při hledání Axionu podobné částice pomocí AFP dat.

In summer 2022, the first LHC Run-3 proton-proton collision data were recorded with the ATLAS central detector and the ATLAS Forward Proton (AFP) detectors. The first analysis of this new data was performed. Efficiencies and resolutions for the Time-of-Flight (ToF) detector were studied with different methods. In addition, these performance studies of the ToF data included the proton-proton vertex reconstruction using matching of ToF and central ATLAS vertex position. After a calibration, a preliminary resolution of the vertex reconstruction was determined with a low-mu ATLAS run. Based on selected di-photon events, vertex reconstruction studies were conducted using simulated and recorded 2017 data. Different techniques of central ATLAS vertex reconstruction were compared. Using one technique, a di-photon vertex reconstruction was performed with 2022 data. The potential of ToF data for an improved vertex reconstruction and thus reduction of background in an Axion-Like-Particle search using AFP data has been demonstrated.