Hadronen Detektoren an der GSI

Hadrons/Detectors     -    Leiter:     Dr. Jochen Schwiening

Die zentrale Aufgabe der Hadron-Detektorabteilung ist die Entwicklung, der Aufbau und der Betrieb der DIRC-Zähler für Experimente der Hadronenphysik sowie die Koordination der deutschen In-Kind-Beiträge für das PANDA-Experiment an FAIR.

PANDA DIRC (Barrel)

Die Gruppe ist verantwortlich für das Design und den Bau des PANDA Barrel DIRC-Zählers, einem neuartigen Ring Imaging Cherenkov Detektor, der die Identifikation geladener Teilchen in der Barrel-Sektion des PANDA-Detektors ermöglicht.

Das Design des Barrel DIRC basiert dabei auf dem erfolgreichen Konzept des BaBar DIRC-Detektors mit etlichen wichtigen Verbesserungen, wie etwa schnellem Timing oder kompakter Bildgebung mit Fokussierungsoptik. Das Barrel DIRC-Projekt ist in seiner abschließenden F&E Phase. Die Aktivitäten konzentrieren sich dabei auf die Optimierung sowohl der Performanz der Teilchenidentifikation als auch der Gesamtkosten und der Validierung der Resultate mit realen Testexperimenten.

Unsere Aufgaben schließen ein

  • Messung der optischen Eigenschaften der DIRC-Radiatorstäbe und -platten
  • Entwicklung der Simulation- und Rekonstruktionssoftware
  • Mechanisches Design des Barrel DIRC
  • Prototyptests des DIRC-Designs in Teilchenstrahlexperimenten
  • übergeordnetes Projektmanagement
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DIRC-basierte Teilchenidentifikation für den EIC Central Detector

Diese vom DOE unterstützte F&E Kollaboration wurde im Jahr 2011 von verschiedenen Gruppen aus den USA und Deutschland gegründet und arbeitet im Umfeld der Thomas Jefferson National Accelerator Facility (JLab) um die Möglichkeiten einer Verwendung der DIRC-Technologie für die Teilchenidentifikation in einem möglichen Zentraldetektor an einem Elektron-Ionen-Collider auszuloten. Die GSI ist für das Simulations- und Rekonstruktionsframework und die Konstruktion und die Tests eines Prototypen für eine kompakte bildgebende Region verantwortlich. Eine anfängliche Machbarkeitsstudie (eRD4) bewies das prinzipielle Konzept für ein hochperformantes DIRC-Design mit signifikant erweitertem Impulsbereich. F&E trat danach in eine neue Phase im Jahr 2015 als sich die Arbeit nun mehr auf die Designoptimierung und dem Studium kombinierter Identifikationsperformanz des Gesamtexperiments konzentriert. Hierzu wurde ein PID-Konsortium für eine integrierte Entwicklung für Particle Identification (PID) at a future Electron-Ion Collider (eRD14), ein gemeinsames Programm von 18 Instituten und Universitäten, gegründet.

DIRC-Upgrade für das GlueX-Experiment

Im Jahr 2015 trat die Gruppe der GlueX-Collaboration am JLab bei und arbeitet an der Entwicklung des GlueX DIRC-Zählers. Vier Bar-Boxes des BaBar-Experiments werden im Jahr 2017 zum JLab transportiert und in GlueX in den Jahren 2017/2018 eingebaut um eine deutlich verbesserte PID-Performanz für die GlueX Hoch-Intensitäts-Datennahmen zu erzielen. Unsere Aktivitäten fokussieren sich auf die Simulations- und Rekonstruktionssoftware mit dem Ziel DIRC PID-Algorithmen, ursprünglich entwickelt für PANDA, bei experimentellen GlueX-Daten anzuwenden und weiterzuentwicken.

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Geant Simulation der Cherenkov Lichtmuster, die ein geladenes Teilchen beim Durchgang durch den DIRC von PANDA, GlueX und den EIC-Detektor erzeugt.