Timing performance of the CMS High Granularity Calorimeter prototype
Authors: Acar B. , Adamov G. , Adloff C. , Afanasiev S. , Akchurin N. , Akgün B. , Khan F.A. , Alhusseini M. , Alison J. , Alpana A. , Altopp G. , Alyari M. , An S. , Anagul S. , Andreev I. , Aspell P. , Atakisi I.O. , Bach O. , Baden A. , Bakas G. , Bakshi A. , Bannerjee S. , Bargassa P. , Barney D. , Beaudette F. , Beaujean F. , Becheva E. , Becker A. , Behera P. , Belloni A. , Bergauer T. , Besançon M. , Bhattacharya S. , Bhowmik D. , Bilki B. , Bloch P. , Bodek A. , Bonanomi M. , Bonnemaison A. , Bonomally S. , Borg J. , Bouyjou F. , Bower N. , Braga D. , Brashear J. , Brondolin E. , Bryant P. , Buchot Perraguin A. , Bueghly J. , Burkle B. , Butler-Nalin A. , Bychkova O. , Callier S. , Calvet D. , Cao X. , Cappati A. , Caraway B. , Caregari S. , Cauchois A. , Ceard L. , Cekmecelioglu Y.C. , Cerci S. , Cerminara G. , Chadeeva M. , Charitonidis N. , Chatterjee R. , Chen Y.M. , Chen Z. , Cheng H.J. , Cheng K.y. , Chernichenko S. , Cheung H. , Chien C.H. , Choudhury S. , Čoko D. , Collura G. , Couderc F. , Danilov M. , Dannheim D. , Daoud W. , Dauncey P. , David A. , Davies G. , Davignon O. , Day E. , De Barbaro P. , De Guio F. , de La Taille C. , De Silva M. , Debbins P. , Defranchis M.M. , Delagnes E. , Deltoro Berrio J.M. , Derylo G. , Dias de Almeida P.G. , Diaz D. , Dinaucourt P. , Dittmann J. , Dragicevic M. , Dugad S. , Dulucq F. , Dumanoglu I. , Dutta V. , Dutta S. , Dünser M. , Eckdahl J. , Edberg T.K. , El Berni M. , Elias F. , Eno S.C. , Ershov Yu. , Everaerts P. , Extier S. , Fahim F. , Fallon C. , Fedi G. , Fontana Santos Alves B.A. , Frahm E. , Franzoni G. , Freeman J. , French T. , Gandhi P. , Ganjour S. , Gao X. , Garcia-Bellido A. , Gastaldi F. , Gecse Z. , Geerebaert Y. , Gerwig H. , Gevin O. , Ghosh S. , Gilbert A. , Gilbert W. , Gill K. , Gingu C. , Gninenko S. , Golunov A. , Golutvin I. , Gonzalez T. , Gorbounov N. , Gouskos L. , Gray A.B. , Gu Y. , Guilloux F. , Guler Y. , Gülmez E. , Guo J. , Gurpinar Guler E. , Hammer M. , Hassanshahi H.M. , Hatakeyama K. , Heering A. , Hegde V. , Heintz U. , Hinton N. , Hirschauer J. , Hoff J. , Hou W.-S. , Hou X. , Hua H. , Incandela J. , Irshad A. , Isik C. , Jain S. , Jheng H.R. , Joshi U. , Kachanov V. , Kalinin A. , Kalipoliti L. , Kaminskiy A. , Kapoor A. , Kara O. , Karneyeu A. , Kaya M. , Kaya O. , Kayis Topaksu A. , Khukhunaishvili A. , Kieseler J. , Kilpatrick M. , Kim S. , Koetz K. , Kolberg T. , Köseyan O.K. , Kristić A. , Krohn M. , Krüger K. , Kulagin N. , Kulis S. , Kunori S. , Kuo C.M. , Kuryatkov V. , Kyre S. , Lai Y. , Lamichhane K. , Landsberg G. , Lange C. , Langford J. , Lee M.Y. , Levin A. , Li A. , Li B. , Li J.H. , Li Y.y. , Liao H. , Lincoln D. , Linssen L. , Lipton R. , Liu Y. , Lobanov A. , Lu R.-S. , Lupi M. , Lysova I. , Magnan A.-M. , Magniette F. , Mahjoub A. , Maier A.A. , Malakhov A. , Mallios S. , Mannelli M. , Mans J. , Marchioro A. , Martelli A. , Martinez G. , Masterson P. , Meng B. , Mengke T. , Mestvirishvili A. , Mirza I. , Moccia S. , Mohanty G.B. , Monti F. , Morrissey I. , Murthy S. , Musić J. , Musienko Y. , Nabili S. , Nagar A. , Nguyen M. , Nikitenko A. , Noonan D. , Noy M. , Nurdan K. , Ochando C. , Odegard B. , Odell N. , Okawa H. , Onel Y. , Ortez W. , Ozegović J. , Ozkorucuklu S. , Paganis E. , Pagenkopf D. , Palladino V. , Pandey S. , Pantaleo F. , Papageorgakis C. , Papakrivopoulos I. , Parshook J. , Pastika N. , Paulini M. , Paulitsch P. , Peltola T. , Pereira Gomes R. , Perkins H. , Petiot P. , Pierre-Emile T. , Pitters F. , Popova E. , Prosper H. , Prvan M. , Puljak I. , Qu H. , Quast T. , Quinn R. , Quinnan M. , Ramos Garcia M.T. , Rao K.K. , Rapacz K. , Raux L. , Reichenbach G. , Reinecke M. , Revering M. , Roberts A. , Romanteau T. , Rose A. , Rovere M. , Roy A. , Rubinov P. , Rusack R. , Rusinov V. , Ryjov V. , Şahin M.Ö. , Salerno R. , Sanchez Rodriguez A.M. , Saradhy R. , Sarkar T. , Şarkışla M.A. , Sauvan J.B. , Schmidt I. , Schmitt M. , Scott E. , Seez C. , Sefkow F. , Sharma S. , Shein I. , Shenai A. , Shukla R. , Sicking E. , Sieberer P. , Silva P. , Simsek A.E. , Sirois Y. , Smirnov V. , Sozbilir U. , Spencer E. , Steen A. , Strait J. , Strobbe N. , Su J.W. , Sukhov E. , Sun L. , Sunar Cerci D. , Syal C. , Tali B. , Tan C.L. , Tao J. , Tastan I. , Tatlı T. , Thaus R. , Tekten S. , Thienpont D. , Tiras E. , Titov M. , Tlisov D. , Tok U.G. , Troska J. , Tsai L.-S. , Tsamalaidze Z. , Tsipolitis G. , Tsirou A. , Tyurin N. , Undleeb S. , Urbanski D. , Ustinov V. , Uzunian A. , Van de Klundert M. , Varela J. , Velasco M. , Viazlo O. , Vicente Barreto Pinto M. , Vichoudis P. , Virdee T. , Vizinho de Oliveira R. , Voelker J. , Voirin E. , Vojinović M. , Wade A. , Wang C. , Wang F. , Wang X. , Wang Z. , Wang Z. , Wayne M. , Webb S.N. , Whitbeck A. , White D. , Wickwire R. , Wilson J.S. , Winter D. , Wu H.Y. , Wu L. , Wulansatiti Nursanto M. , Yeh C.H. , Yohay R. , Yu D. , Yu G.B. , Yu S.S. , Yuan C. , Yumiceva F. , Yusuff I. , Zacharopoulou A. , Zamiatin N. , Zarubin A. , Zenz S. , Zghiche A. , Zhang H. , Zhang J. , Zhang Y. , Zhang Z. ,   The CMS HGCAL collaboration
Published: April 2024

Abstract
This paper describes the experience with the calibration,
reconstruction and evaluation of the timing capabilities of the CMS
HGCAL prototype in the beam tests in 2018. The calibration
procedure includes multiple steps and corrections ranging from tens
of nanoseconds to a few hundred picoseconds. The timing performance
is studied using signals from positron beam particles with energies
between 20 GeV and 300 GeV. The performance is studied as a
function of particle energy against an external timing reference as
well as standalone by comparing the two different halves of the
prototype. The timing resolution is found to be 60 ps for
single-channel measurements and better than 20 ps for full showers
at the highest energies, setting excellent perspectives for the
HGCAL calorimeter performance at the HL-LHC.