Il commissioning dell esperimento atlas a lhc
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Il commissioning dell’esperimento ATLAS a LHC. A. Andreazza Università di Milano e I.N.F.N. a nome della Collaborazione ATLAS. L arge H adron C ollider. Collisore p-p a 14 TeV nel centro di massa Luminosità di design 10 34 cm -2 s -1. Conferma del modello di Higgs

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Il commissioning dell’esperimento ATLAS a LHC

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Presentation Transcript


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

Il commissioning dell’esperimento ATLAS a LHC

A. AndreazzaUniversità di Milano e I.N.F.N.

a nome della Collaborazione ATLAS


L arge h adron c ollider

Large Hadron Collider

  • Collisore p-p a 14 TeV nel centro di massa

  • Luminosità di design 1034 cm-2s-1

  • Conferma del modellodi Higgs

  • e ricercadiestensioni al Modello Standard

  • Primifascicircolatiil 10 settembre

ATLAS

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Primo fascio di lhc

Primo fascio di LHC

  • Il 10 settembre ATLAS è stato illuminato dai primi fasci di LHC.

  • È un puntodiarrivo per chi damoltiannisistadedicandoallacostruzione del rivelatore...

  • ...edilpuntodipartenza per moltiannidiricerca.

  • ATLAS è pronto per la fisica ad LHC!

    • Statodeirivelatori

      • commissioning con raggicosmici

    • Sistemadi DAQ

    • Modellodicalcolo

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


A t horoidal l hc a pparatu s

A Thoroidal LHC ApparatuS

CMS and ATLAS are two of a kindThey’re looking for whatever new particles they can find.

The LHC rap

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


I magneti superconduttori

I magneti superconduttori

Barrel Toroid

2 End-Cap Toroids

Central Solenoid

20 m diametro x 25 m lunghezza

12000 m3 volume

20.5 kA a 4.1 T nel toroide

1.6 GJ energia immagazzinata

superconduttore a 4.8 K

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Mappatura del campo

Mappatura del campo

  • Solenoidecentrale

    • campo 2 T

    • mappatura + modelloanalitico

    • accordo a 0.4 mT

    • monitoraggio con 4 sonde NMR, precisione 0.01 mT

  • Toroide

    • integraledi campo:

      • 1.5-5.5 Tm nel barrel

      • 1.0-7.5 Tm negliendcap

    • monitor con ~1800 sonde Hall

    • precisionerelativa 5×10-3

      Effettotrascurabilerispettoallasistematicadell’allineamentoneitracciatori.

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Rivelatore di muoni

Rivelatore di muoni

H (mH 130 GeV)ZZ*µ+µ- µ+µ-

MC

preliminary

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

  • Sistema complesso con due funzionalità.

  • Trigger su muoni proveniente dalla regione di interazione

    • Resistive Plate Cambers nel Barrel

    • Thin Gap Chambers negli EndCap

  • Tracciamento di precisione nel toroide:

    • deve misurare una sagitta di 500 µm su di una lunghezza di 5 m, con una precisione di 50 µm

    • Camere a deriva (MDT) nel Barrel

    • Camere multifili (CSC) negli EndCap

    • Allineamento e suo monitoraggio sono essenziali.

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Allineamento delle camere a mu

Allineamento delle camere a mu

  • Deformazioni:

    • gravità

    • variazioni di temperatura

    • condizioni operative (gas, HV)

  • Sistema ottico

    • monitoraggio (e correzione parziale) on-line delle deformazioni

  • Calibrazioni quasi on-line

    • determinazione della relazione tempo-distanza

    • allineamento con tracce

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Muon system commissioning status

Muon system: commissioning status

  • Alcune camere hanno raccolto dati con campo toroidale già nel 2006

  • Lo stato corrente:

    • MDT: completamente installato, con il sistema d’allineamento funzionante >99%

    • RPC: solo 1 settore (su 16) deve completare il collaudo con cosmici.

    • CSC: completamente installate

    • TGC: installate con 0.03% di canali inefficienti.

Cosmics

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Calorimetria adronica

Calorimetria adronica

SUSY, with LSPs escaping detector

MC

preliminary

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Calorimetria adronica1

Calorimetria adronica

Tile calorimeter

  • Fe+scintillatore

  • dimensione radiale 7.4 

  • tile raggruppate in modo da formare torri× = 0.1 ×0.1con geometria proiettiva

  • 5000 celle

    • di cui 43 disabilitate (<1%)

  • Risoluzione misurata (testbeam):

Each module corresponds to 0.1 in phi.

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Tile calorimeter

Tile calorimeter

  • Calibrazione

  • L’uniformitàdellarisposta è un requisitoessenziale per la misuredienergia e momentomancante.

  • Sistemabasatosuunasorgentemobile ( 10 mCidi137Cs):

    • camminoattraversotutte le 436000 tile

    • uniformità <3%

  • Presadati con cosmici

  • Verificadellacalibrazioneusando la perditadienergia con particelle al minimo.

  • Definisce un buon trigger puntante (utile per glialtririvelatori)

Cosmics

Muon Energy Loss Tile Calorimeter

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Calorimetria elettromagnetica

Calorimetria elettromagnetica

H (mH 120 GeV) (2 jet)

preliminary

H (mH 120 GeV) (inclusive)

MC

preliminary

MC

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Calorimetro a liquid argon

Calorimetro a Liquid Argon

EndCap

  • Calorimetro a campionamento Pb/LAr

  • Struttura a “accordion”:

    • non ci sono gap di accettanza

  • Segmentazione longitudinale:

    • separazione /, misura di leakage

    • ||<3.2 (||<1.8 con presampler)

    • × = 0.025 ×0.025 (middle layer)

  • Da dati di test-beam

    • uniformità e non linearità: 0.5%

    • risoluzione per 2.4 X0 in fronte al calorimetro.

  • Dopo l’installazione in ATLAS:

    • 0.02% di canali morti

particles

Barrel

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Cosmici nel lar

Cosmici nel LAr

Cosmics

Run di raggi cosmici

  • sensibilità per particelle al minimo

  • misura di uniformità della risposta.

Cosmics

Rispostaper diverse profonditàdicella

Risposta (LandauGauss) per diversialgoritmidiricostruzione

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Tracciatore interno

Tracciatore interno

Identificazione di getti con quark b

MC

  • Misura di momento

  • Identificazione di elettroni

  • Ricostruzione dei vertici di interazionespecialmente nel caso di pile-up

preliminary

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Tracciatore interno1

Tracciatore interno

  • Rivelatore più vicino alla regione di interazione:

    • alta densità di particelle

      • 1000 tracce/evento a luminosità nominale

    • alta dose di radiazione

    • scalano come 1/r2

  • Diverse tecnologie:

    • ottimizzazione di costi e pattern recognition

    • diversa struttura dei servizi (TRT a temperatura ambiente, silici a ~0).

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Inner detector stato installazione

Inner Detector: stato installazione

  • Completamente installato in caverna: ultimo componente: rivelatore a pixel il 29 giugno 2007

  • Da allora 10 mesi per il cablaggio e la connessione dei servizi.

    • Run di cosmici intermedi

  • Il 1 maggio serio danneggiamento ai compressori del sistema di cooling evaporativo di Pixel ed SCT.

    • Commissioning completato in queste settimane

  • Numero di canali non funzionanti:

    • TRT: <2%

    • silicio: 0.3-0.5%

    • missing cooling in part of endcap: ~2% SCT, 10% pixelriparabili inverno 2008/2009

Cosmics

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Cosmici nei pixel

Cosmici nei pixel!

Pixel ed SCT hanno (ri)cominciato a raccoglieredati con cosmici

il 14 settembre.

  • Maggioridettaglinellapresentazionedi Lidia dell’Asta

Cosmics

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Misura di luminosit

Misura di luminosità

Lucid

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


First lucid hits on sept 10 th

FIRST LUCID HITS ON Sept. 10th !

LV1C

LUCID With BEAM 2

MBTS

Lucid With BEAM 1


Trigger daq architecture

SDX1

dual-CPU nodes

CERN

computer

centre

6

~1600

~100

~ 500

Local

Storage

SubFarm

Outputs

(SFOs)

Event

Filter

(EF)

Event

Builder

SubFarm

Inputs

(SFIs)

LVL2

farm

Second-

level

trigger

Data

storage

SDX1

Event rate

~ 200 Hz

pROS

DataFlow

Manager

Network

switches

stores

LVL2

output

Network switches

LVL2

Super-

visor

Gigabit Ethernet

Event data requests

Delete commands

Requested event data

USA15

Regions Of Interest

USA15

Data of events accepted

by first-level trigger

1600

Read-

Out

Links

UX15

~150

PCs

VME

Dedicated links

Read-

Out

Drivers

(RODs)

Read-Out

Subsystems

(ROSs)

RoI

Builder

First-

level

trigger

Timing Trigger Control (TTC)

Event data pushed @ ≤ 100 kHz,

1600 fragments of ~ 1 kByte each

Trigger / DAQ architecture

Event data

pulled:

partial events

@ ≤ 100 kHz,

full events

@ ~ 3 kHz

Collision rate

40 MHz


Data quality e calibration model

Data Quality e Calibration Model

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Data quality

Data quality

Probabilità di hit nel silicio

  • DQ monitoring:

    • I risultati del primo processamento sono disponibili sul web dopo ~1h dall’inizio della presa dati.

Cosmics

Cosmics

Residui/errore muon fit in MDT

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Calibrazioni

Calibrazioni

Pixel R

Pixel 

  • Il primo allineamento tra i sottorivelatori a silicio pochi giorni dopo i primi dati con cosmici!

  • Simulazione del processo di calibrazione delle camere a muoni

[mm]

[mm]

Massa della Z ricostruita in µ+µ-

Muon pairs

Dopo la calibrazione

Prima della calibrazione

SCT R

SCT 

MC

[mm]

[mm]

Cosmics

Gev

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Il computing model i tier

Il Computing Model: i Tier

  • Tier-0 (CERN)

  • Archiviodei RAW data e distribuzioneai Tier1

  • Prompt Reconstruction deidati in 48 ore

  • 1st pass calibration in 24 ore

  • Distribuzione output ricostruzioneai Tier-1: ESD, AOD (Analysis Object Data) e TAG

~PB/s

Event Builder

10 GB/s

  • Tier-1 (10)

  • Accesso a lungotermine e archiviodi un subset di RAW data

  • Copiadei RAW data di un altro Tier-1

  • Reprocessing dellaricostruzionedeipropri RAW data con parametridicalibrazioni e allineamentifinali2 mesidopo la presadati

  • DistribuzioneAODai Tier-2

  • Archiviodati MC prodottinei Tier-2

  • Analisideigruppidifisica e creazioneDPD (Derived Physycs Data)

Event Filter

320 MB/s

Tier0

~ 150 MB/s

~10

Tier1

~50 Mb/s

Tier2

~3-4/Tier1

  • Tier-2

  • Simulazione Monte Carlo

  • Analisi utenti

Tier3

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Commissioning del modello di analisi

Commissioning del modello di analisi

ETMISS

  • Full Dress Rehearsal:simulazione delle completa catena di produzione dei dati per la fisica:

    • dati simulati in input al Tier-0 con rate e composizione equivalente a run a 1032 cm-2s-1

    • ricostruzione di express stream

    • calibrazione e validazione in 24h

    • ricostruzione degli stream di fisica e distributione dei dati

    • analisi nei Tier-2

  • Prima iterazione a giugno 2008:

    • dati disponibili ed analizzati entro 48h

    • input per ottimizzare la catena di calibrazione

MC-FDR

Numero di eventi

Gev

Massa della Z ricostruita in e+e-

MC-FDR

Electron pairs

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Conclusioni e prospettive

Conclusioni e prospettive

  • ATLAS è operativo!

    • Rivelatore completamente installato in caverna(eccetto alcune componenti già previste per l’inserzione nello shutdown 2008/2009)

    • Tutte le componenti hanno già preso dati con cosmici o con i primi fasci

    • La catena di trasferimento dei dati ed analisi distribuita è stata testata con successo.

  • L’appuntamento con le prime collisioni è stato rinviato:

    • CERN press release del 20 settembre (Incident in LHC sector 34):“...but it is already clear that the sector will have to be warmed up for repairs to take place. This implies a minimum of two months down time for LHC operation”

    • il 2008 servirà per finire di caratterizzare il rivelatore con cosmici e mettere a punto gli strumenti per l’analisi ed il reprocessing dei dati.

  • Pronti per looking for whatever new particles we can find nei primi run a 7+7 TeV nel 2009.

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Backup slide

Backup slide


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

  • Tubi Cherenkov:radiatore gassoso C4F10: soglia per pioni a 2.8 GeV/c;puntante verso la regione di interazione.

  • Scattering inelastico p-p nella regione in avanti (5.61<h<5.93 ):

    • misura online della luminosità relativa e delle condizioni del fascio

    • misura assoluta richiede una calibrazione rispetto ai parametri della macchina o con processi di modello standard (Z, W, Drell-Yan), precisione 20-30%

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


H analyses

H analyses

H (mH 120 GeV) (1 jet)

H (mH 120 GeV) (2 jet)

preliminary

preliminary

H (mH 120 GeV) (lepton)

H (mH 120 GeV) (ETmiss)

preliminary

preliminary

A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC


Contributions to total resolution

Contributions to total resolution

  • Total

  • Only Accordion

  • Only Front

  • Only Leakage

D.Banfi - ATLAS Milano


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

Event Data Model: tipi di dati

Nelle varie fasi di ricostruzione e analisi ATLAS utilizza diversi formati di dati:

RAW

Raw Data:dati in output dal sistema di trigger in formato byte-stream

1.6 MB

Event Summary Data: output della ricostruzione (tracce e hit, celle e cluster nei calorimetri, combined reconstruction objects etc...).

Per calibrazione, allineamento, refitting …

target

500 KB

attualmente

750/900 kB

ESD

target

100 kB

attualmente

250/290 kB

AOD

Analysis Object Data: rappresentazione ridotta degli eventi per l’analisi: oggetti “fisici” ricostruiti (elettroni, muoni, jet, missing Et ...)

DPD

Derived Physics Data: informazioni ridotte per analisi specifiche in ROOT.

10% di AOD


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

~PB/s

Event Builder

10 GB/s

Event Filter

320 MB/s

Tier0

Tier1

Tier2

Tier3

Il Computing Model: distribuzione dei dati


Il commissioning dell esperimento atlas a lhc

Final Dress Rehearsal

Tutte le analisi studiano preliminarmente la ricostruzione di Z

Di-

invariant mass

Di-electron invariant mass

eventi calibrati

eventi scalibrati

Di-electron invariant mass


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