Contribution à la construction et à la simulation du calorimètre électromagnétique de CMS au LHC
Résumé
The CMS detector is one of the two general purpose experiments of the LHC (Large Hadron Collider). A major field of research at CMS is the search for the Higgs boson. At low luminosity the most promising signature for a light Higgs boson (< 150 GeV) is the diphoton disintegration. The LHC experimental environment is very difficult and the search of the Higgs boson for this charnel requires an extremely precise electromagnetic calorimeter (ECAL) with fast response and high radiation hardness.
In order to obtain this level of performance, beam tests were performed on several prototype: of the calorimeter during the years 1999 and 2000. An important part of this thesis is dedicated to the analysis of the data taken in these teats. The main objective of this work is the study of the various parameters playing an essential role in the detector performances: the energy resolution; the crystals laser monitoring and the performances of the very-frontend electronics in its almost final version.
Another aspect of this thesis work was to develop a highly realistic simulation of the ECAL barrel. This was done using the particle physics simulation tool GEANT and an interface (EUGENIE) between CAD designs and the simulation. This detector implementation was recently adopted by the CMS collaboration and included in the official simulation software.
In order to obtain this level of performance, beam tests were performed on several prototype: of the calorimeter during the years 1999 and 2000. An important part of this thesis is dedicated to the analysis of the data taken in these teats. The main objective of this work is the study of the various parameters playing an essential role in the detector performances: the energy resolution; the crystals laser monitoring and the performances of the very-frontend electronics in its almost final version.
Another aspect of this thesis work was to develop a highly realistic simulation of the ECAL barrel. This was done using the particle physics simulation tool GEANT and an interface (EUGENIE) between CAD designs and the simulation. This detector implementation was recently adopted by the CMS collaboration and included in the official simulation software.
Le détecteur CMS est l'une des deux expériences généralistes du LHC (Large Hadron Collider). Un des axes de recherche majeur de CMS est la recherche du (des) boson(s) de Higgs. À basse luminosité la signature la plus prometteuse pour un boson de Higgs léger (< 150 GeV) est sa désintégration en deux photons. Compte tenu de l'environnement du LHC, la recherche du Higgs dans ce canal nécessite un calorimètre électromagnétique (ECAL) extrêmement précis, rapide et résistant aux radiations.
Afin d'atteindre ce niveau de performances, plusieurs prototypes du calorimètre ont été mis en faisceau au cours des années 1999 et 2000. Une partie importante de cette thèse est consacrée à l'analyse des données obtenues lors de ces tests, avec pour objectif principal l'étude des paramètres jouant un rôle essentiel dans les performances du détecteur, en particulier la résolution en énergie, le suivi en lumière des cristaux et les performances de la chaîne électronique frontale dans sa version quasi-finale.
Un autre aspect de notre travail a été de développer une simulation comportant un haut degré de précision et de réalisme de la partie centrale du ECAL, à partir de l'outil de modélisation utilisé en physique des particules GEANT et d'une interface (EUGENIE) permettant d'intégrer des dessins de CAO dans la simulation. Cette description du détecteur a récemment été adoptée par la collaboration CMS et intégrée dans le programme de simulation officiel.
Afin d'atteindre ce niveau de performances, plusieurs prototypes du calorimètre ont été mis en faisceau au cours des années 1999 et 2000. Une partie importante de cette thèse est consacrée à l'analyse des données obtenues lors de ces tests, avec pour objectif principal l'étude des paramètres jouant un rôle essentiel dans les performances du détecteur, en particulier la résolution en énergie, le suivi en lumière des cristaux et les performances de la chaîne électronique frontale dans sa version quasi-finale.
Un autre aspect de notre travail a été de développer une simulation comportant un haut degré de précision et de réalisme de la partie centrale du ECAL, à partir de l'outil de modélisation utilisé en physique des particules GEANT et d'une interface (EUGENIE) permettant d'intégrer des dessins de CAO dans la simulation. Cette description du détecteur a récemment été adoptée par la collaboration CMS et intégrée dans le programme de simulation officiel.