Diese Promotion beschäftigt sich mit dem Large Hadron Collider (LHC), welcher im November 2009 erste Daten lieferte. Eigentlich war vorgesehen, dass schon Ende des Jahres 2008 Kollisionen stattfinden. Der erste Startversuch am 10. September war auch partiell erfolgreich, doch kam es nach einer Woche, am 19. desselben Monats, zu einem Unfall im Sektor 3-4, der eine Reihe von Fokussier- und Beschleunigungsmagneten des Synchrotrons beschädigte und eine Verzögerung auf Grund von Reparaturen von einem Jahr nach sich zog. Nach erfolgter Wiederherstellung, weiteren Tests, sowie einer zweiten Periode der Datennahme zum Zweck der Kalibrierung und Ausrichtung, dem Alignment, mittels kosmischer Strahlung wurde am 23. November und schließlich am 6./7. Dezember 2009 auch mit stabilem Strahl mit der Kollision von Protonen (p+p) bei einer Schwerpunktsenergie √sNN von 900 GeV begonnen. Nach einem planmäßigen Betriebsstopp über den Winter startete am 30. März 2010 der erste lange Lauf des LHC. Es wurden wiederum Protonen, diesmal jedoch mit der Weltrekordschwerpunktsenergie von 7 TeV, zur Kollision gebracht. Nach erfolgreicher Datennahme im System p+p endete dieser Lauf am 16. Dezember 2010. Den letzten Monat erfolgten Stöße von Bleiionen (Pb+Pb) bei 2.76 TeV pro Nukleon. Dieses Programm wird auch in den folgenden Jahren die Physik des LHC liefern, wobei eine Steigerung der Schwerpunktsenergie bis zu 14 TeV für Proton-Proton und bis zu 5.5 TeV pro Nukleonpaar für Blei-Blei Kollisionen geplant ist.

A Large Ion Collider Experiment (ALICE) ist eines der vier großen Experimente am LHC. Eines seiner Subsysteme ist der ALICE Übergangsstrahlungsdetektor oder Transition Radiation Detector (TRD). Dieser schließt direkt an die Zeitprojektionskammer, auch Time Projection Chamber (TPC), bei einem Abstand zur Strahlführung von etwa 3 m an und hat in ϕ eine Akzeptanz von 360◦. In Pseudorapidität bedeckt der TRD einen Bereich von -0.84 bis 0.84, was einem Winkel vom Vertex von ±45 entspricht. Er ist modular konzipiert und besteht aus 18 identischen Supermodulen, welche aus jeweils 30 Kammern, zusammengefasst zu je fünf Stacks pro Sektor, aufgebaut sind. Dies macht insgesamt 522 Kammern, wobei jede dieser als autarker Übergangsstrahlungsdetektor arbeiten kann. Wegen begrenzter Präzision während der Montage der TRD Supermodule von etwa 10 mm sowie der Kammern innerhalb der Sektoren von etwa 1 mm und wegen zeitabhängiger Veränderungen unterscheidet sich die realen Positionen der einzelnen Komponenten von der idealen, der Rekonstruktion zu Grunde liegenden, Geometrie. Hierdurch kommt es zu einem Verlust an Effizienz und Auflösung, da manche Teilchenbahnen im Übergangsstrahlungsdetektor sehr schlecht in der Position bezüglich der wahren Trajektorie, andere gar nicht gefunden werden. Ziel der Ausrichtung des TRD ist es während der Umwandlung der gemessenen Detektorsignale in digitale räumliche Positionen, der Rekonstruktion, diese geometrischen Ungenauigkeiten zu minimieren und so eine möglichst hohe Rekonstruktionseffizienz und Auflösung zu gewährleisten. Hierzu wird die AliROOT Alignmentumgebung verwendet. Zuerst werden die, durch kosmische Strahlung oder LHC Kollisionen, im Detektor erzeugten Spuren ob ihrer Tauglichkeit für die Ausrichtung untersucht und durch Auswahlkriterien, sogenannte Cuts, nur solche zugelassen, die geeignet erscheinen. Aus ihnen können die Korrekturen der Positionen der einzelnen Substituenten des TRD errechnet werden. Dies sind die Stellungen der 18 Supermodule gegen über der, als ideal ausgerichtet angenommenen, TPC, sowie die Positionen der 522 Kammern im Referenzsystem ihrer jeweiligen Stacks. Das Ergebnis der Ausrichtung sind sechs Korrektur- oder Alignmentparameter für jedes Modul des TRD in seinem jeweiligen Referenzsystem, drei Verschiebungen in Richtung der Achsen im lokalen Koordinatensystem des TRD - Verschiebung in z- (Shift z), in rϕ- (Shift rϕ) sowie in r-Richtung (Shift r). Zusätzlich ist eine Verdrillung oder Rotation um diese drei Achsen möglich. Dies sind die drei Tilts - Rotation um die z- (Tilt z), die ϕ- (Tilt ϕ) und die r-Achse (Tilt r). Die Korrekturparameter werden in der Offline Condition Data Base (OCDB) gespeichert und bei erneuter Rekonstruktion der Daten mitberücksichtigt. Schlussendlich wird kontrolliert, ob sich die Auflösung und die Effizienz des TRD auf diese Art verbessern lassen. Die Supermodule konnten bezüglich der TPC bis zu einer Genauigkeit von 1000 μm, die Kammern innerhalb ihrer Stacks bis zu 300 μm, unterhalb der maximalen Auflösung (Tracklets bezüglich Teilchentrajektorie) des TRD von > 400 μm, genau positioniert werden.

Der zweite Teil dieser Promotion beschäftigt sich mit der Zweiteilchenintensitätsinterferometrie. Dieses, nach Robert Hanbury Brown (1916-2002) und Richard Twiss (1920-2005) auch HBT genannte, Verfahren stellt eine Möglichkeit dar, in Kollisionen von Schwerionen, aber auch in hadronischen Systemen wie Proton-Proton Stößen, Zugang zur raumzeitliche Entwicklung der teilchenemittierenden Quelle zu gewinnen. Mit dieser Methode, deren erste Ideen bis in die fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts zurückreichen, wurden auch die Daten des ALICE Experiments am LHC analysiert. Die für die Intensitätsinterferometrie identischer Pionen (π+π+ und π−π−) genutzten Systeme waren p+p bei Schwerpunktsenergien √sNN von 900 GeV und 7 TeV sowie Schwerionenkollisionen in Pb+Pb bei 2.76 TeV pro Nukleonpaar. Zuerst wurde das System p+p bei der Schwerpunktsenergie √sNN von 900 GeV untersucht [Aamodt, K. et al., 2010b]. Die Daten, die hierfür im Dezember 2009 sowie in einem zweiten Lauf im April 2010 genommen wurden, lieferten einen eindimensionalen HBT-Radius von 0.83±0.05(sys.)±0.07(stat.) fm. Bemerkenswert ist, dass sich, wie schon in älteren Experimenten in leichten Systemen, herausstellte, dass die Korrelationsfunktion schlecht durch einfache gaussförmige Parametrisierung zu approximieren war. Um einen akzeptablen Fit zu bekommen, wurde auf eine Exponentialfunktion zurückgegriffen. Auch wurden bei größeren invarianten Paarimpulsen langreichweitige Korrelationen gesehen. Ein Skalieren mit dem Paarimpuls kT konnte nicht zweifelsfrei verifiziert werden. Aus dreidimensionaler gaussförmiger Parametrisierung ergaben sich die Radien Rout = 0.79±0.09(sys.)±0.05(stat.) fm, Rside = 0.62±0.08(sys.)±0.06(stat.) fm sowie Rlong = 1.24±0.07(sys.)±0.10(stat.) fm. Ihre Abhängigkeit von der Ereignismultiplizität dNch/dη wurde festgestellt. Dagegen ist die Abhängigkeit von der transversalen Paarimpulssumme kT in drei Dimensionen schwächer ausgeprägt als in älteren Untersuchungen und hängt von der verwendeten Anpassung des nichtfemtoskopischen Untergrundereignisses, der Grundlinie, ab. Ebenso wurden die Daten aus p+p Kollisionen des LHC bei einer Weltrekordschwerpunktsenergie √sNN von 7 TeV analysiert. Für die eindimensionale Intensitätsinterferometrie im Schwerpunkts- oder Centre of Mass System (CMS) ergab sich aus einer Parametrisierung nach Goldhaber ein invarianter Radius RInv = 1.02±0.04(sys.)±0.04(stat.) fm. Aus einer dreidimensionalen Betrachtung Rout = 0.82±0.04(sys.)±0.01(stat.) fm, Rside = 0.75±0.03(sys.)±0.02(stat.) fm sowie Rlong = 1.41±0.05(sys.) ±0.04(stat.) fm. Ähnlich wie bei 900 GeV konnte eine ausgeprägte Abhängigkeit der Radien von der Multiplizität dNch/dη beobachtet werden. Interessant ist, dass der Unterschied der transversalen Dimensionen der pionemittierenden Region in identischen Multiplizitätsbins zwischen den beiden vermessenen Energien vernachlässigbar ist. Zuletzt konnten mit den Daten aus LHC Kollisionen in p+p bei √sNN = 7 TeV erstmals eine Verbindung in der Multiplizität zu peripheren Schwerionendaten niedriger Energien hergestellt werden [Aamodt, K. et al., 2011d].