Sviluppo di un algoritmo di trigger per la ricerca di particelle esotiche a lunga vita media a High Luminosity LHC con il rivelatore di muoni di CMS

In questa tesi si è sviluppato un nuovo algoritmo di trigger per la selezione di particelle esotiche, che fa uso delle DT di CMS, nel contesto dell'upgrade di rivelatore e sistema di trigger, in preparazione per HL-LHC. Si fa uso dell'algoritmo Analytical Method (AM) che genera i segmenti di trigger nelle camere DT, con una risoluzione temporale di alcuni ns, migliorando quasi di un ordine di grandezza le prestazioni rispetto al sistema attuale. Questo permette di aumentare l'accettanza di selezione per HSCP, che attraversano il rivelatore con una velocità significativamente minore di quella della luce. È stato sviluppato un algoritmo in grado di stimare, tramite un fit a due parametri, sia il valore di β = v/c di una particella, sia il tempo della collisione a cui è stata prodotta. Per migliorare ulteriormente i risultati ottenuti, è stato sviluppato un metodo di correzione della misura di tempo nelle camere, considerando il tempo necessario a propagare il segnale attraverso il filo anodico fino all'elettronica di Front End. In questo modo è migliorata la risoluzione temporale dei segmenti di trigger e di conseguenza la stima sia del valore di β sia del tempo al momento della collisione. Per migliorare la stima di β, si è vincolato il parametro temporale al valore nominale del bunch crossing ed è stato eseguito di nuovo il fit con un solo parametro libero. Combinando il prompt muon trigger e l'algoritmo proposto per HSCP, applicando a quest’ultimo un taglio in β ≤ 0.7 in modo da minimizzarne la sovrapposizione, si riesce a ottenere un'efficienza pari o maggiore del ≈ 90% fino a β ≈ 0.35. Per il campione usato si misura un incremento di accettanza che va dal 67.4% al 93.4%. Infine, con un campione di muoni, si è studiata la frequenza con cui vengono associati ad un BX precedente a quello corretto. Il risultato è il 4% del campione: buono, ma da ridurre migliorando ulteriormente l'algoritmo.