Verification of a novel calorimeter concept for studies of charmonium states

De fysica van elementaire deeltjes heeft aangetoond dat quarks en leptonen tot de fundamentele bouwstenen der materie behoren. Het blijft een uitdaging om de onderliggende mechanismen te begrijpen, die verantwoordelijk zijn voor de massa van samengestelde deeltjes zoals nucleonen, de bouwstenen van atoomkernen, ondanks dat de quark bouwstenen nagenoeg geen massa hebben. Inzicht kan worden verkregen door systemen te bestuderen, die een relatief zwaar ‘charm’ quark bevatten. Ook het aanwijzen van nieuwe “exotische” deeltjes met nog niet geobserveerde quark combinaties zou de geheimen van de sterke wisselwerking kunnen onthullen. Dit soort deeltjes kan worden geproduceerd door annihilatie van intense bundels van antimaterie in de toekomstige FAIR faciliteit in Duitsland. Hiervoor is een versneller met hoge precieze vereist, maar ook een detector met ongekende nauwkeurigheid en snelheid in data verwerking. Hoog energetische fotonen, afkomstig van kort levende charm- of exotische deeltjes, zullen worden geregistreerd in een groot kristal spectrometer. Hiervoor werden in het kader van dit proefschrift essentiële elektronische componenten en bijhorende analyse technieken ontwikkeld. Een innovatieve methode voor de snelle en precieze verwerking van de gemeten signalen werd geverifieerd in een aantal systematische experimenten, waarbij deeltjes uit versnellers en kosmische deeltjes werden gebruikt. De gepresenteerde resultaten laten zien, dat een grote hoeveelheid data snel en betrouwbaar kan worden geanalyseerd. Dit is een belangrijke voorwaarde voor de geambieerde zoektocht naar zeldzame exotische deeltjes. De ontwikkelde logische bouwstenen en programma componenten werden toegesneden voor commerciële hardware producten. Hierdoor werd de interesse aangewakkerd van commerciële bedrijven en onderzoeksgroepen in de deeltjesfysica.