Track Simulation and Reconstruction in the ATLAS experiment

Die Rekonstruktion und Simulation von Teilchenspuren ist ein unumg ̈anglicher Bestandteil der Analyse von Ereignissen im ATLAS Detektor. Viele Aspekte und notwendige Bestandteile f ̈ur eine hochqualitative Spuren- rekonstruktion werden in dieser Arbeit vorgestellt und ausgiebig diskutiert. Ausgehend von der technischen Realisierung des Datenmodells und der Rekonstruktionsgeometrie, wird ein Extrapolationspacket beschrieben das einen Grundbaustein der gesamten neuen Spurenrekonstruktionssoftware des ATLAS Detektors darstellt. Im Zusammenhang mit der Rekonstruktionsgeometrie wird ein neuentwickeltes Navigationsmodell und ein Verfahren zur Synchronisierung der Materialbeschreibung des Detektors zwischen der sehr detailgenauen Simulations- und der vereinfachten Rekonstruktionsgeometrie dargelegt. Diese beiden Komponenten verhelfen zu einem schnellen aber dennoch h ̈ochst pr ̈azisen Trasport der Spurparameter und deren Fehlerkomonenten, dessen Validierung ebenfalls in der vorgelegten Arbeit enthalten ist. Eine direkte Konsequenz der verbesserten Materialbeschreibung ist eine erh ̈ohte Spurenaufl ̈osung f ̈ur niederenergetische Teilchen, was zusammen mit einer generellen Beschreibung der Integration dieser neuen Komponenten in die Rekonstruktionssoftware dargelegt wird. Ebenfalls aufbauend auf dem Navigationsmodell der Rekonstruktionsgeometrie und dem Extrapolationsmodul wurde eine vollkommen neue schnelle Simulation entwickelt, die ausf ̈uhrlich im letzten Teil der vorgelegten Arbeit beschrieben wird. Diese Monte Carlo Simulation integriert die meistrelevanten physikalischen Prozesse, wie z. B. Vielfachstreuung, Energieverlust durch Ionisierung und Bremstrahlung, aber auch Photonkonver- sionen und Teilchenzerfall. Sie zeichnet sich bei etwa hundertfach gesteigerter Simulationsfrequenz durch eine ̈ausserst genau ̈ Ubereinstimmung mit Daten von der vollen Simulation aus.