Measurement of the kT Distribution of Particles in Jets Produced in pp̅ Collisions at √s=1.96 TeV

We present a measurement of the transverse momentum with respect to the jet axis ($k_{T}$) of particles in jets produced in $p\bar p$ collisions at $\sqrt{s}=1.96$ TeV. Results are obtained for charged particles within a cone of opening angle 0.5 radians around the jet axis in events with dijet invariant masses between 66 and 737 GeV/c$^{2}$. The experimental data are compared to theoretical predictions obtained for fragmentation partons within the framework of resummed perturbative QCD using the modified leading log and next-to-modified leading log approximations. The comparison shows that trends in data are successfully described by the theoretical predictions, indicating that the perturbative QCD stage of jet fragmentation is dominant in shaping basic jet characteristics.

Improved Search for a Higgs Boson Produced in Association with Z→l+l- in pp̅ Collisions at √s=1.96 TeV

We present a search for the standard model Higgs boson produced with a Z boson in 4.1 fb^-1 of data collected with the CDF II detector at the Tevatron. In events consistent with the decay of the Higgs boson to a bottom-quark pair and the Z boson to electrons or muons, we set 95% credibility level upper limits on the ZH production cross section times the H -> b bbar branching ratio. Improved analysis methods enhance signal sensitivity by 20% relative to previous searches beyond the gain due to the larger data sample. At a Higgs boson mass of 115 GeV/c^2 we set a limit of 5.9 times the standard model value.

Study of multi-muon events produced in p\bar{p} interactions at \sqrt{s}=1.96 TeV

We report the results of a study of multi-muon events produced at the Fermilab Tevatron collider and acquired with the CDF II detector using a dedicated dimuon trigger. The production cross section and kinematics of events in which both muon candidates are produced inside the beam pipe of radius 1.5 cm are successfully modeled by known processes which include heavy flavor production. In contrast, we are presently unable to fully account for the number and properties of the remaining events, in which at least one muon candidate is produced outside of the beam pipe, in terms of the same understanding of the CDF II detector, trigger, and event reconstruction.

Rannansiirtyminen ja ihmisen toimintaympäristön muutos Mätäjokilaakson alueella esihistoriallisella ajalla

In this thesis, I study the changing ladscape and human environment of the Mätäjoki Valley, West-Helsinki, using reconstructions and predictive modelling. The study is a part of a larger project funded by the city of Helsinki aming to map the past of the Mätäjoki Valley. The changes in landscape from an archipelago in the Ancylus Lake to a river valley are studied from 10000 to 2000 years ago. Alongside shore displacement, we look at the changing environment from human perspective and predict the location of dwelling sitesat various times. As a result, two map series were produced that show how the landscape changed and where inhabitance is predicted. To back them up, we have also looked at what previous research says about the history of the waterways, climate, vegetation and archaeology. The changing landscape of the river valley is reconstructed using GIS methods. For this purpose, new laser point data set was used and at the same time tested in the context landscape modelling. Dwelling sites were modeled with logistic regression analysis. The spatial predictive model combines data on the locations of the known dwelling sites, environmental factors and shore displacement data. The predictions were visualised into raster maps that show the predictions for inhabitance 3000 and 5000 years ago. The aim of these maps was to help archaeologists map potential spots for human activity. The produced landscape reconstructions clarified previous shore displacement studies of the Mätäjoki region and provided new information on the location of shoreline. From the shore displacement history of the Mätäjoki Valley arise the following stages: 1. The northernmost hills of the Mätäjoki Valley rose from Ancylus Lake approximately 10000 years ago. Shore displacement was fast during the following thousand years. 2. The area was an archipelago with a relatively steady shoreline 9000 7000 years ago. 8000 years ago the shoreline drew back in the middle and southern parts of the river valley because of the transgression of the Litorina Sea. 3. Mätäjoki was a sheltered bay of the Litorina Sea 6000 5000 years ago. The Vantaanjoki River started to flow into the Mätäjoki Valley approximately 5000 years ago. 4. The sediment plains in the southern part of the river valley rose from the sea rather quickly 5000 3000 years ago. Salt water still pushed its way into the southermost part of the valley 4000 years ago. 5. The shoreline proceeded to Pitäjänmäki rapids where it stayed at least a thousand years 3000 2000 years ago. The predictive models managed to predict the locations of dwelling sites moderately well. The most accurate predictions were found on the eastern shore and Malminkartano area. Of the environment variables sand and aspect of slope were found to have the best predictive power. From the results of this study we can conclude that the Mätäjoki Valley has been a favorable location to live especially 6000 5000 years ago when the climate was mild and vegetation lush. The laser point data set used here works best in shore displacement studies located in rural areas or if further specific palaeogeographic or hydrologic analysis in the research area is not needed.

Alikasvoksen mittaus ja kartoitus laserkeilauksella

Tasaikäisen metsän alle muodostuvilla alikasvoksilla on merkitystä puunkorjuun, metsänuudistamisen, näkemä-ja maisema-analyysien sekä biodiversiteetin ja hiilitaseen arvioinnin kannalta. Ilma-aluksista tehtävä laserkeilaus on osoittautunut tehokkaaksi kaukokartoitusmenetelmäksi varttuneiden puustojen mittauksessa. Laserkeilauksen käyttöönotto operatiivisessa metsäsuunnittelussa mahdollistaa aiempaa tarkemman tiedon tuottamisen alikasvoksista, mikäli alikasvoksen ominaisuuksia voidaan tulkita laseraineistoista. Tässä työssä käytettiin tarkasti mitattuja maastokoealoja ja kaikulaserkeilausaineistoja (discrete return LiDAR) usealta vuodelta (1–2 km lentokorkeus, 0,9–9,7 pulssia m-2). Laserkeilausaineistot oli hankittu Optech ALTM3100 ja Leica ALS50-II sensoreilla. Koealat edustavat suomalaisia tasaikäisiä männiköitä eri kehitysvaiheissa. Tutkimuskysymykset olivat: 1) Minkälainen on alikasvoksesta saatu lasersignaali yksittäisen pulssin tasolla ja mitkä tekijät signaaliin vaikuttavat? 2) Mikä on käytännön sovelluksissa hyödynnettävien aluepohjaisten laserpiirteiden selitysvoima alikasvospuuston ominaisuuksien ennustamisessa? Erityisesti haluttiin selvittää, miten laserpulssin energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin vaikuttavat saatuun signaaliin, ja voidaanko laserkaikujen intensiteetille tehdä energiahäviöiden korjaus. Puulajien väliset erot laserkaiun intensiteetissä olivat pieniä ja vaihtelivat keilauksesta toiseen. Intensiteetin käyttömahdollisuudet alikasvoksen puulajin tulkinnassa ovat siten hyvin rajoittuneet. Energiahäviöt ylempiin latvuskerroksiin aiheuttivat alikasvoksesta saatuun lasersignaaliin kohinaa. Energiahäviöiden korjaus tehtiin alikasvoksesta saaduille laserpulssin 2. ja 3. kaiuille. Korjauksen avulla pystyttiin pienentämään kohteen sisäistä intensiteetin hajontaa ja parantamaan kohteiden luokittelutarkkuutta alikasvoskerroksessa. Käytettäessä 2. kaikuja oikeinluokitusprosentti luokituksessa maan ja yleisimmän puulajin välillä oli ennen korjausta 49,2–54,9 % ja korjauksen jälkeen 57,3–62,0 %. Vastaavat kappa-arvot olivat 0,03–0,13 ja 0,10–0,22. Tärkein energiahäviöitä selittävä tekijä oli pulssista saatujen aikaisempien kaikujen intensiteetti, mutta hieman merkitystä oli myös pulssin leikkausgeometrialla ylemmän latvuskerroksen puiden kanssa. Myös 3. kaiuilla luokitustarkkuus parani. Puulajien välillä havaittiin eroja siinä, kuinka herkästi ne tuottavat kaiun laserpulssin osuessa puuhun. Kuusi tuotti kaiun suuremmalla todennäköisyydellä kuin lehtipuut. Erityisen selvä tämä ero oli pulsseilla, joissa oli energiahäviöitä. Laserkaikujen korkeusjakaumapiirteet voivat siten olla riippuvaisia puulajista. Sensorien välillä havaittiin selviä eroja intensiteettijakaumissa, mikä vaikeuttaa eri sensoreilla hankittujen aineistojen yhdistämistä. Myös kaiun todennäköisyydet erosivat jonkin verran sensorien välillä, mikä aiheutti pieniä eroavaisuuksia kaikujen korkeusjakaumiin. Aluepohjaisista laserpiirteistä löydettiin alikasvoksen runkolukua ja keskipituutta hyvin selittäviä piirteitä, kun rajoitettiin tarkastelu yli 1 m pituisiin puihin. Piirteiden selitysvoima oli parempi runkoluvulle kuin keskipituudelle. Selitysvoima ei merkittävästi alentunut pulssitiheyden pienentyessä, mikä on hyvä asia käytännön sovelluksia ajatellen. Lehtipuun osuutta ei pystytty selittämään. Tulosten perusteella kaikulaserkeilausta voi olla mahdollista hyödyntää esimerkiksi ennakkoraivaustarpeen arvioinnissa. Sen sijaan alikasvoksen tarkempi luokittelu (esim. puulajitulkinta) voi olla vaikeaa. Kaikkein pienimpiä alikasvospuita ei pystytä havaitsemaan. Lisää tutkimuksia tarvitaan tulosten yleistämiseksi erilaisiin metsiköihin.

High-precision diode-laser-based temperature measurement for air refractive index compensation

We present a laser-based system to measure the refractive index of air over a long path length. In optical distance measurements it is essential to know the refractive index of air with high accuracy. Commonly, the refractive index of air is calculated from the properties of the ambient air using either Ciddor or Edlén equations, where the dominant uncertainty component is in most cases the air temperature. The method developed in this work utilises direct absorption spectroscopy of oxygen to measure the average temperature of air and of water vapor to measure relative humidity. The method allows measurement of temperature and humidity over the same beam path as in optical distance measurement, providing spatially well matching data. Indoor and outdoor measurements demonstrate the effectiveness of the method. In particular, we demonstrate an effective compensation of the refractive index of air in an interferometric length measurement at a time-variant and spatially non-homogenous temperature over a long time period. Further, we were able to demonstrate 7 mK RMS noise over a 67 m path length using 120 s sample time. To our knowledge, this is the best temperature precision reported for a spectroscopic temperature measurement.