Resumo: No presente trabalho é estudado o desempenho do FoCal (Forward Calorimeter), um calorímetro electromagnético, com elevada granularidade, proposto como upgrade para o experiemento ALICE, no LHC. O principal objetivo do detector é ser capaz de identificar fótons diretos na região de pseudo-rapidez entre 2,5 < η < 4,5. Esta região avançada é dominada por fótons em decaimento, principalmente do decaimento de píons neutros, assim uma medição eficiente dos fótons diretos está diretamente associada à eficiência na identificação de fótons a partir do decaimento de píons neutros. Para separar os fótons diretos dos fótons de decaimento, três métodos de análise diferentes são explorados: a massa invariante, a forma do chuveiro e isolamento, cada um útil em diferentes faixas de energia do píon neutro. O método da massa invariante permite a identificação de fótons em decaimento com uma eficiência em torno de 95% em um ambiente de uma única partícula e píons neutros com energia entre 0 e 300 GeV. Em um ambiente pp, este mostrou uma eficiência de 85%. O método da forma do chuveiro permite a identificação de fótons diretos com uma eficiência de 90% e a rejeição de 65% a 95% dos fótons de decaimento na faixa de energia entre 300 GeV a 500 GeV, em um ambiente de uma única partícula. O isolamento é aplicado a ambientes pp e Pb-Pb, e pode atingir valores de alta eficiência na detecção de fótons diretos, mas o método é limitado pelo elevado fundo de fótons em decaimento, e a pureza dos cortes não são melhores do que cerca de 10%. Atualmente, o desempenho destes métodos está sendo estudado numa versão mais recente do desenho proposto pelo FoCal, que inclui um calorímetro hadrônico logo depois do calorímetro eletromagnético e cobre uma região de pseudo-rapidez de 4 < η < 5.

Abstract: In the present work is studied the performance of the FoCal (Forward Calorimeter), a forward electromagnetic calorimeter, with high granularity, proposed as an upgrade for the ALICE experiment, in LHC. The main goal of the detector is to be able to identify direct photons in the pseudo-rapidity region 2.5 < η < 4.5. This forward region is dominated by decay photons, mainly from neutral pions decay, so an efficient mesurement of direct photons is directly associated to the efficiency in identifing photons from neutral pions decay. To separate direct photons from decay photons, three different analysis methods are explored: the invariant mass, shower shape and isolation, each one usefull in different energy ranges of the neutral pion. The invariant mass method allows for the identification of decay photons with an efficiency around 95% in a single particle environment and neutral pions with energy between 0 and 300 GeV. In a pp environment, this method showed an efficiency of 85%. The shower shape method allows for the identification of direct photons with an efficiency of 90% and the rejection of 65% to 95% of the decay photons in the energy range between 300 GeV to 500 GeV, in a single particle environment. The isolation method is aplied to pp and Pb-Pb environments, and it can reach high efficiency values in detecting direct photons, but the method is limited by the high background of decay photons, and the purity of the cuts is not better than about 10%. Currently, the performance of these methods is being studied in a more recent version of FoCal proposed design, that includes a hadronic calorimeter just after the eletromagnetic calorimeter and covers a pseudo-rapidity region of 4 < η < 5.