Bei der Analyse von Experimenten mit der CDC macht alleine schon
die Anzahl der Ereignisse eine
automatische Spurerkennung unerläßlich. Hierbei stellt die
große Multiplizität geladener Teilchen aus zentralen Kollisionen im
Akzeptanzbereich der CDC besonders hohe Anforderungen an die
verwendeten Tracking-Programme. In Abbildung 2.5 ist
ein solches Ereignis mit ca. 4500 Hits in der CDC gezeigt.
Aufgabe der Tracking-Programme ist es, diese Hits zu Spuren
zusammenzusetzen und
die Spurparameter zu extrahieren. Die Spurparameter sind der Radius der
gekrümmten Spur, der Emissionswinkel in der Ebene senkrecht zur
Strahlachse und der Emissionswinkel
in Strahlrichtung.
Zusätzlich wird noch der mittlere Energieverlust für die Spur aus den
einzelnen Energieverlusten der Hits berechnet. Letzteres ist
für die in Abbildung 2.8 gezeigte Teilchenidentifikation
notwendig.
Man unterscheidet bei Tracking-Programmen lokale und globale Methoden. Lokale Methoden starten in Zonen geringer Spurdichte, d.h. in den Außenbereichen der CDC. Werden dort zusammenhängende Spursegmente gefunden, wird mit dem jeweiligen Trackmodell (Gerade, Kreis, Parabel etc.) in die inneren Bereiche der Kammer extrapoliert und dort nach weiteren zugehörigen Hits gesucht. Wenn dort innerhalb des Suchfensters - der erlaubten Abweichung eines Hits von der Spur - nicht mehr genügend Hits gefunden werden, wird dieser Trackkandidat verworfen. Weil auf diese Weise einzelne Hits mehrmals Trackkandidaten zugeordnet werden können, steigt der Aufwand ungefähr quadratisch mit der Zahl der Hits in der Kammer. Außerdem müssen die Spurparameter während der Suche ständig nachjustiert werden, um die Extrapolation für die nächsten Hits zu verbessern.
Mit zunehmender Spurdichte steigt aber auch die
Wahrscheinlichkeit
falscher Zuordnungen, weil rein statistisch immer mehr Hits in das jeweilige
Suchfenster fallen. Umgekehrt sind Spuren, die große Lücken zwischen
einzelnen Hits aufweisen, mit lokalen Methoden kaum mit genügender
Sicherheit zu finden. Die Chance, falsche Hits zuzuordnen und damit in
die falsche Richtung gelenkt zu werden, ist zu groß.
Die für die CDC nötige Unterscheidung zwischen Spur und Spiegelspur kann
erst getroffen werden, wenn die gefundene Spur gefittet wurde. Zeigt die
Spur zu weit am Target vorbei, handelt es sich um die Spiegelspur
(Abbildung 2.6). Die andere Möglichkeit der Identifikation
über das in Abbildung 2.7 gezeigte Staggering der Zähldrähte
stieß wegen der in diesem Experiment erreichten
Ortsauflösung von ca. 500 m auf Grenzen.
Globale Methoden führen zuerst eine Koordinatentransformation durch und reduzieren die Spurerkennung auf die Suche nach Peaks in einem Histogramm (Conformal Mapping) oder in einer Ebene (Hough Transformation). Die Ambiguität von Spur und Spiegelspur wird durch die jeweilige Transformation beseitigt. Nur Spuren, die vom Wechselwirkungspunkt stammen, produzieren überhaupt einen Peak. Diese Methoden berücksichtigen jeden Hit nur einmal, so daß der Rechenaufwand linear mit der Anzahl der Hits steigt. Auch besitzen diese Methoden eine bessere Auflösung bei hohen Spurdichten und haben weniger Schwierigkeiten bei größeren Lücken zwischen den Hits einer Spur.
Bei der Analyse der CDC-Daten kamen zwei lokale und zwei globale
Methoden zum Einsatz. Die beiden lokalen Methoden unterscheiden sich im
wesentlichen durch das benutzte Trackmodell. ''Lokales Tracking I''
sucht Spuren, die eher auf
einer Geraden liegen, d.h. Spuren, die von Teilchen mit einem großen
Transversalimpuls stammen.
''Lokales Tracking II'' sucht kreisförmige
Spuren und ist damit besonders für kleine Transversalimpulse und damit für
Pionenspuren geeignet. Dieses Programm wurde speziell dafür
entwickelt, sekundäre Vertices
aufzuspüren (z.B. ). Die Identifikation einer
Spiegelspur, die keine Sektorgrenze kreuzt, erfolgt daher nicht über
die Forderung nach einem gemeinsamen Vertex der Spuren.
Die Unterscheidung zwischen Spur und Spiegelspur muß daher fast ausschließlich
unter Ausnutzung des Staggering durchgeführt werden. Das führte dazu, daß in
ca. 20% der Fälle die Spiegelspur ausgewählt wurde.
Als globale Methoden kamen das Conformal Mapping [Pel94] und die in [Bes93] entwickelte adaptive Hough Transformation zum Einsatz. Die in [Goe92] beschriebene Softwarestruktur für die CDC-Analyse ermöglicht über die Definition geeigneter Schnittstellen einen einfachen Austausch der verwendeten Tracking-Programme. Zusätzlich ist es möglich, verschiedene Tracking-Programme hintereinander arbeiten zu lassen. So können leicht zu identifizierende gerade Spuren mit dem schnellen Lokalen Tracking I aussortiert werden und die verbleibenden Hits durch kompliziertere und damit zeitaufwendigere Methoden analysiert werden.
Folgende Kombinationen kamen zum Einsatz: