Simulace detektoru ATLAS

1. Generátory • Pythia, Herwig, … • signál, pozadí (minimum bias, …) • Simulace detektoru • odezva jednotlivých sub-detektorů • Geant + digitalizace … formát jako skutečná data • míchání signálu s pozadím • Rekonstrukce • analýza odezvy jednotlivých sub-detektorů • přiřazování dat simulovaným částicím (kontrola rekonstrukce) • Analýza, Vizualizace • Combined ntuple • Atlantis Simulace detektoru ATLAS

2. Generátory • Pythia, Herwig, … • signál, pozadí (minimum bias, …) • Simulace detektoru • odezva jednotlivých sub-detektorů • Geant + digitalizace … formát jako skutečná data • míchání signálu s pozadím • Rekonstrukce • analýza odezvy jednotlivých sub-detektorů • přiřazování dat simulovaným částicím (kontrola rekonstrukce) • Analýza, Vizualizace • Combined ntuple • Atlantis Simulace detektoru ATLAS

3. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

4. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

5. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

6. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

7. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

8. Simulace interakcí • informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé částice • mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu • značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno • Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku • počáteční období nízké luminosity • výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f) • Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup Generátory StrukturaTDataSet Ntuple 100

9. Simulace odezvy detektorů při průletu částice • interakce částic v materiálu • Geant3 (fortran), Geant4 (C++) • výsledkem jsou hits – energetické ztráty na segmentech dráhy částice • oprava polohy vertexů rozpadů na interakce nestabilní částice v materiálu před původním vertexem • simulace funkce detektorů • digitalizace hitů – digits • modely jsou založené na skutečných principech fungování jednotlivých detektorů, ale jsou zjednodušené kvůli rychlosti simulace. K ladění se používají výsledky z testbeamů • Možnost přidávání pozadí k signálu • provádí se míchání již digitalizovaných dat • signál + několik simulací pozadí (závisí na konstrukci sub-detektoru) Simulace sub-detektorů • mrtvá doba • délka pulsů • diskriminační úrovně • … např. minimum bias – interakce, kdy výsledné částice mají malou příčnou hybnost (non-diffractive interactions)

10. Simulace odezvy detektorů při průletu částice • interakce částic v materiálu • Geant3 (fortran), Geant4 (C++) • výsledkem jsou hits – energetické ztráty na segmentech dráhy částice • oprava polohy vertexů rozpadů na interakce nestabilní částice v materiálu před původním vertexem • simulace funkce detektorů • digitalizace hitů – digits • modely jsou založené na skutečných principech fungování jednotlivých detektorů, ale jsou zjednodušené kvůli rychlosti simulace. K ladění se používají výsledky z testbeamů • Možnost přidávání pozadí k signálu • provádí se míchání již digitalizovaných dat • signál + několik simulací pozadí (závisí na konstrukci sub-detektoru) Simulace sub-detektorů /afs/cern.ch/atlas/project/dc1 P … ZEBRA file u … ROOT file • mrtvá doba • délka pulsů • diskriminační úrovně • … např. minimum bias – interakce, kdy výsledné částice mají malou příčnou hybnost (non-diffractive interactions)

11. Simulace odezvy detektorů při průletu částice • interakce částic v materiálu • Geant3 (fortran), Geant4 (C++) • výsledkem jsou hits – energetické ztráty na segmentech dráhy částice • oprava polohy vertexů rozpadů na interakce nestabilní částice v materiálu před původním vertexem • simulace funkce detektorů • digitalizace hitů – digits • modely jsou založené na skutečných principech fungování jednotlivých detektorů, ale jsou zjednodušené kvůli rychlosti simulace. K ladění se používají výsledky z testbeamů • Možnost přidávání pozadí k signálu • provádí se míchání již digitalizovaných dat • signál + několik simulací pozadí (závisí na konstrukci sub-detektoru) Simulace sub-detektorů • mrtvá doba • délka pulsů • diskriminační úrovně • … např. minimum bias – interakce, kdy výsledné částice mají malou příčnou hybnost (non-diffractive interactions)

12. 2 rekonstrukční algoritmy: xKalman a iPatRec • xKalman – původně vycházel z TRT (histogramování) a prováděl exptrapolaci do SCT a Pixel. Dnes vychází z křemíkových detektorů: postupnou extrapolací z Pixel do SCT a do TRT http://maupiti.lbl.gov/atlas/xkal/ • iPatRec – vychází z vnější vrstvy Pixel a z SCT (nižší hustota hitů), hledá nejbližší digity ke „spojnici“ oblasti vertexu s hitem ve vnějších detektorech (kalorimetry, …) http://pop.home.cern.ch/pop/iPatRec.html • 2 rekonstrukční prostředí: Atrecon a Athena • Atrecon – samostatný program dostupný v Atheně, řízený pomocí textových souborů: datacards • Athena – standardní prostředí pro ATLAS simulace, řízeno pomocí souborů job-options. Pomalejší než atrecon. • důležitým výstupem je v obou případech Combined Ntuple (CBNT) lišící se jen v názvu některých veličin Rekonstrukce drah (pouze InDet)

13. 2 rekonstrukční algoritmy: xKalman a iPatRec • xKalman – původně vycházel z TRT (histogramování) a prováděl exptrapolaci do SCT a Pixel. Dnes vychází z křemíkových detektorů: postupnou extrapolací z Pixel do SCT a do TRT http://maupiti.lbl.gov/atlas/xkal/ • iPatRec – vychází z vnější vrstvy Pixel a z SCT (nižší hustota hitů), hledá nejbližší digity ke „spojnici“ oblasti vertexu s hitem ve vnějších detektorech (kalorimetry, …) http://pop.home.cern.ch/pop/iPatRec.html • 2 rekonstrukční prostředí: Atrecon a Athena • Atrecon – samostatný program dostupný v Atheně, řízený pomocí textových souborů: datacards • Athena – standardní prostředí pro ATLAS simulace, řízeno pomocí souborů job-options. Pomalejší než atrecon. • důležitým výstupem je v obou případech Combined Ntuple (CBNT) lišící se jen v názvu některých veličin cd $WORKDIR cmt co -r Applications-01-04-34 Applications (cmt co -r xKalmanppAtrecon-00-00-88 Reconstruction/xKalmanpp/xKalmanppAtrecon) cmt co -r AtreconMain-00-02-43 Applications/AtreconMain cd Applications/AtreconMain/AtreconMain-00-02-43/cmt cmt broadcast cmt config source setup.sh cmt broadcast gmake cd ../datacard ln -s $ATLASSIMULATION ZEBRA.P ../i686-rh73-gcc32-opt/atrecon_CKM.exe < datacards cd $WORKDIR cmt co -r RecExCommon-00-01-21 Reconstruction/RecExample/RecExCommon cd Reconstruction/RecExample/RecExCommon/RecExCommon-00-01-21.cmt cmt config source setup.sh gmake cd ../run ln -s $ATLASSIMULATION ZEBRA.P athena RecExCommon_jobOptions.txt Rekonstrukce drah (pouze InDet)

14. 2 rekonstrukční algoritmy: xKalman a iPatRec • xKalman – původně vycházel z TRT (histogramování) a prováděl exptrapolaci do SCT a Pixel. Dnes vychází z křemíkových detektorů: postupnou extrapolací z Pixel do SCT a do TRT http://maupiti.lbl.gov/atlas/xkal/ • iPatRec – vychází z vnější vrstvy Pixel a z SCT (nižší hustota hitů), hledá nejbližší digity ke „spojnici“ oblasti vertexu s hitem ve vnějších detektorech (kalorimetry, …) http://pop.home.cern.ch/pop/iPatRec.html • 2 rekonstrukční prostředí: Atrecon a Athena • Atrecon – samostatný program dostupný v Atheně, řízený pomocí textových souborů: datacards • Athena – standardní prostředí pro ATLAS simulace, řízeno pomocí souborů job-options. Pomalejší než atrecon. • důležitým výstupem je v obou případech Combined Ntuple (CBNT) lišící se jen v názvu některých veličin Rekonstrukce drah (pouze InDet)

15. 2 rekonstrukční algoritmy: xKalman a iPatRec • xKalman – původně vycházel z TRT (histogramování) a prováděl exptrapolaci do SCT a Pixel. Dnes vychází z křemíkových detektorů: postupnou extrapolací z Pixel do SCT a do TRT http://maupiti.lbl.gov/atlas/xkal/ • iPatRec – vychází z vnější vrstvy Pixel a z SCT (nižší hustota hitů), hledá nejbližší digity ke „spojnici“ oblasti vertexu s hitem ve vnějších detektorech (kalorimetry, …) http://pop.home.cern.ch/pop/iPatRec.html • 2 rekonstrukční prostředí: Atrecon a Athena • Atrecon – samostatný program dostupný v Atheně, řízený pomocí textových souborů: datacards • Athena – standardní prostředí pro ATLAS simulace, řízeno pomocí souborů job-options. Pomalejší než atrecon. • důležitým výstupem je v obou případech Combined Ntuple (CBNT) lišící se jen v názvu některých veličin Rekonstrukce drah (pouze InDet)

16. informace o generovaných částicích (viz.např.: obsah pythiaB.ntup) • parametry zrekonstruovaných drah, naměřené energie v kalorimetrech, dráhy v mionových detektorech, … • rekonstrukční programy přiřazují dráhy původním generovaným částicím (protože ze simulací je známo, který hit byl způsoben jakou částicí), což umožňuje testovat efektivitu rekonstrukčních programů i např. uživatelských cutů na potlačení pozadí. Analýza (CBNT) parametry rekonstruovaných drah true informace NTrk ........ počet drah (d.) Chi2 ........ c2 fitu dráhy A0Vert ...... nejkratší příčná vzdálenost ke svazku ZVert ....... souřadnice z v poloze A0Vert PhiVert ..... f v poloze A0Vert CotThVert ... cotg(J) v poloze A0Vert PTInvVert ... převrácená příčná hybnost v A0Vert CovVertXZ ... kovarianční matice dráhy v mag. poli ICollNum .... 1 = xKalman , 2 = iPatRec NSiHits ..... počet hitů v Si NSiHoles .... počet děr v Si Pattern ..... mapa hitů NTRHits ..... počet TRT hitů KINENT ...... index přiřazené částice (1..NPar) UniqueHits .. správně přiřazené hity WrongHits ... špatně přiřazené hity SharedHits .. hity sdílené s jinou dráhou NPar ..... počet částic PTGen .... příčna hybnost PhiGen ... f hybnosti EtaGen ... h hybnosti Mgen ..... hmotnost Charge ... náboj RVGen .... poloměr „vzniku“ částice PhiVGen .. f „vzniku“ částice ZVGen .... z „vzniku“ částice Type ..... kód částice KMothNt .. index mateřské částice KFDauNt .. index 1. dceřiné částice KLDauNt .. index poslední dceřiné č.

17. informace o generovaných částicích (viz.např.: obsah pythiaB.ntup) • parametry zrekonstruovaných drah, naměřené energie v kalorimetrech, dráhy v mionových detektorech, … • rekonstrukční programy přiřazují dráhy původním generovaným částicím (protože ze simulací je známo, který hit byl způsoben jakou částicí), což umožňuje testovat efektivitu rekonstrukčních programů i např. uživatelských cutů na potlačení pozadí. Analýza (CBNT) parametry rekonstruovaných drah true informace http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/SOFTWARE/OO/domains/Reconstruction/packages/CBNT_Athena/CBNT_Athena.htm http://droussea.home.cern.ch/droussea/cbnt/cbnt.html NTrk ........ počet drah (d.) Chi2 ........ c2 fitu dráhy A0Vert ...... nejkratší příčná vzdálenost ke svazku ZVert ....... souřadnice z v poloze A0Vert PhiVert ..... f v poloze A0Vert CotThVert ... cotg(J) v poloze A0Vert PTInvVert ... převrácená příčná hybnost v A0Vert CovVertXZ ... kovarianční matice dráhy v mag. poli ICollNum .... 1 = xKalman , 2 = iPatRec NSiHits ..... počet hitů v Si NSiHoles .... počet děr v Si Pattern ..... mapa hitů NTRHits ..... počet TRT hitů KINENT ...... index přiřazené částice (1..NPar) UniqueHits .. správně přiřazené hity WrongHits ... špatně přiřazené hity SharedHits .. hity sdílené s jinou dráhou NPar ..... počet částic PTGen .... příčna hybnost PhiGen ... f hybnosti EtaGen ... h hybnosti Mgen ..... hmotnost Charge ... náboj RVGen .... poloměr „vzniku“ částice PhiVGen .. f „vzniku“ částice ZVGen .... z „vzniku“ částice Type ..... kód částice KMothNt .. index mateřské částice KFDauNt .. index 1. dceřiné částice KLDauNt .. index poslední dceřiné č.

18. informace o generovaných částicích (viz.např.: obsah pythiaB.ntup) • parametry zrekonstruovaných drah, naměřené energie v kalorimetrech, dráhy v mionových detektorech, … • rekonstrukční programy přiřazují dráhy původním generovaným částicím (protože ze simulací je známo, který hit byl způsoben jakou částicí), což umožňuje testovat efektivitu rekonstrukčních programů i např. uživatelských cutů na potlačení pozadí. Analýza (CBNT) parametry rekonstruovaných drah true informace NTrk ........ počet drah (d.) Chi2 ........ c2 fitu dráhy A0Vert ...... nejkratší příčná vzdálenost ke svazku ZVert ....... souřadnice z v poloze A0Vert PhiVert ..... f v poloze A0Vert CotThVert ... cotg(J) v poloze A0Vert PTInvVert ... převrácená příčná hybnost v A0Vert CovVertXZ ... kovarianční matice dráhy v mag. poli ICollNum .... 1 = xKalman , 2 = iPatRec NSiHits ..... počet hitů v Si NSiHoles .... počet děr v Si Pattern ..... mapa hitů NTRHits ..... počet TRT hitů KINENT ...... index přiřazené částice (1..NPar) UniqueHits .. správně přiřazené hity WrongHits ... špatně přiřazené hity SharedHits .. hity sdílené s jinou dráhou /afs/cern.ch/user/n/nevski/scratch0/QA/paw.exe NPar ..... počet částic PTGen .... příčna hybnost PhiGen ... f hybnosti EtaGen ... h hybnosti Mgen ..... hmotnost Charge ... náboj RVGen .... poloměr „vzniku“ částice PhiVGen .. f „vzniku“ částice ZVGen .... z „vzniku“ částice Type ..... kód částice KMothNt .. index mateřské částice KFDauNt .. index 1. dceřiné částice KLDauNt .. index poslední dceřiné č.

19. informace o generovaných částicích (viz.např.: obsah pythiaB.ntup) • parametry zrekonstruovaných drah, naměřené energie v kalorimetrech, dráhy v mionových detektorech, … • rekonstrukční programy přiřazují dráhy původním generovaným částicím (protože ze simulací je známo, který hit byl způsoben jakou částicí), což umožňuje testovat efektivitu rekonstrukčních programů i např. uživatelských cutů na potlačení pozadí. Analýza (CBNT) parametry rekonstruovaných drah true informace NTrk ........ počet drah (d.) Chi2 ........ c2 fitu dráhy A0Vert ...... nejkratší příčná vzdálenost ke svazku ZVert ....... souřadnice z v poloze A0Vert PhiVert ..... f v poloze A0Vert CotThVert ... cotg(J) v poloze A0Vert PTInvVert ... převrácená příčná hybnost v A0Vert CovVertXZ ... kovarianční matice dráhy v mag. poli ICollNum .... 1 = xKalman , 2 = iPatRec NSiHits ..... počet hitů v Si NSiHoles .... počet děr v Si Pattern ..... mapa hitů NTRHits ..... počet TRT hitů KINENT ...... index přiřazené částice (1..NPar) UniqueHits .. správně přiřazené hity WrongHits ... špatně přiřazené hity SharedHits .. hity sdílené s jinou dráhou NPar ..... počet částic PTGen .... příčna hybnost PhiGen ... f hybnosti EtaGen ... h hybnosti Mgen ..... hmotnost Charge ... náboj RVGen .... poloměr „vzniku“ částice PhiVGen .. f „vzniku“ částice ZVGen .... z „vzniku“ částice Type ..... kód částice KMothNt .. index mateřské částice KFDauNt .. index 1. dceřiné částice KLDauNt .. index poslední dceřiné č.

20. na Athéně nezávislý balík napsaný v Javě (lze spuštět pod libovlným operačím systémem) • vstupem jsou XML soubory (lze vytvářet při rekonstrukci pod Athénou) • určeno pro fyzikální prohlížení i prezentace • obsahuje 9 základních typů zobrazení + detailní popis všech objektů (hity, dráhy simulované i rekonstruované, …) • umožňuje nastavit cuty na parametry zobrazovaných objektů, logicky spojovat simulace s rekonstrukcí, … • www: cern.ch/atlantis • tvorbu XML souborů při rekonstrukci eventů provádí balík JiveXML • spouštění: Vizualizace (Atlantis) • Linux: java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar atlantis_version/atlantis.jar • AFS: /afs/cern.ch/sw/java/i386_redhat73/jdk/sun-1.3.1/bin/java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar /afs/cern.ch/atlas/project/Atlantis/current/atlantis.jar • Win: javaw atlantis.jar

21. na Athéně nezávislý balík napsaný v Javě (lze spuštět pod libovlným operačím systémem) • vstupem jsou XML soubory (lze vytvářet při rekonstrukci pod Athénou) • určeno pro fyzikální prohlížení i prezentace • obsahuje 9 základních typů zobrazení + detailní popis všech objektů (hity, dráhy simulované i rekonstruované, …) • umožňuje nastavit cuty na parametry zobrazovaných objektů, logicky spojovat simulace s rekonstrukcí, … • www: cern.ch/atlantis • tvorbu XML souborů při rekonstrukci eventů provádí balík JiveXML • spouštění: Vizualizace (Atlantis) • Implementace do standardní rekonstrukce: • v adresáři instalace Athena-rekonstrukce: Reconstruction/RecExample/RecExCommon přidat do souboru požadavků RecExCommon-??-??-??/cmt/requirements text: use JiveXML JiveXML-* graphics • provést: cmt config ; source setup.sh ; gmake • v adresáři RecExCommon-??-??-??/run na konec souboru RecExCommon_jobOptions.txt přidat text pro použítí JiveXML: #include“$JIVEXMLROOT/share/JiveXML_jobOptions.txt” • Linux: java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar atlantis_version/atlantis.jar • AFS: /afs/cern.ch/sw/java/i386_redhat73/jdk/sun-1.3.1/bin/java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar /afs/cern.ch/atlas/project/Atlantis/current/atlantis.jar • Win: javaw atlantis.jar

22. Vizualizace (Atlantis)

23. Vizualizace (Atlantis)

24. Vizualizace (Atlantis)

25. Example • Uloženo na lxplus v CERNu: • ~reznicek/public/talks/athena_fzu-27-11-03.tar.gz • Obsahuje soubor: lxplusFZUexample.tar.gz • Rozbalit do adresáře: /public/example • Vytvoří se adresářová struktura: • generators • pileup • simulation • analyze • reconstruction • visualisation • run.all – soubor obsahující jednotlivé kroky příkladu