Journées CMS France 13/05/2004

1. Simulation de la ligne H4 Stéphane BIMBOT, Laboratoire Leprince Ringuet, Ecole Polytechnique, Palaiseau Journées CMS France 13/05/2004 S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

2. Simulation de la ligne H4 Qu’est-ce que le faisceau test? Ligne de faisceau au CERN (ligne H4 du SPS) Tester une partie du calorimètre électromagnétique Envoi d’électrons d’énergie connue à un endroit précis Un supermodule du calorimètre faisceau S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

3. Simulation de la ligne H4 Les différents éléments : Les cristaux et l’électronique Modules (alvéoles) Supermodule (1700 cristaux) Table mobile + hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

4. Simulation de la ligne H4 Les différents éléments : Les cristaux et l’électronique Modules (alvéoles) Supermodule (1700 cristaux) Table mobile + hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

5. Simulation de la ligne H4 Les différents éléments : Les cristaux et l’électronique Modules (alvéoles) Supermodule (1700 cristaux) Table mobile + hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

6. Simulation de la ligne H4 Les différents éléments : Les cristaux et l’électronique Modules (alvéoles) Supermodule (1700 cristaux) Table mobile + hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

7. Simulation de la ligne H4 Les différents éléments : Les cristaux et l’électronique Modules (alvéoles) Supermodule (1700 cristaux) Table mobile + hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

8. Simulation de la ligne H4 Principe de la table mobile : CMS Faisceau test Rotation de la table hodoscope S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

9. Simulation de la ligne H4 …32 0.50  0.03 mm 0.04  0.01 mm 1 mm 1 mm Principe de l'hodoscope : Fibres touchées par un électron y électron x S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

10. Simulation de la ligne H4 Simulation en deux parties • 1ère partie de la simulation (H4Sim) utilise Geant 4 (réalisée initialement par T. Frisson et P. Miné) Permet de simuler le comportement physique des particules (le développement des gerbes notamment) S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

11. Simulation de la ligne H4 xG xG   zG zG yG Utilise la géométrie d’un supermodule disponible dans OSCAR Permet de simuler un supermodule (1700 cristaux) Rq: En plus des cristaux représentés ci-dessus, la simulation prend en compte les alvéoles et les plaques d’aluminium qui composent le supermodule S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

12. Simulation de la ligne H4 On peut : • Faire tourner le programme en interactif ou en ’’batch’’ • Choisir le cristal dans lequel on tire • Tirer au centre du cristal ou au maximum de réponse • Choisir l’énergie des particules incidentes • Simuler ou non un profil de faisceau • L’énergie déposée dans chaque cristal Exemple de l’énergie déposée dans les différents cristaux pour un électron incident de 50 GeV S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

13. Simulation de la ligne H4 Signaux électroniques ADC piédestal Temps (Unité d‘horloge) offset S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

14. Simulation de la ligne H4 • 2ème partie de la simulation (G4Simulation) utilise le “framework” H4Analysis Permet de simuler la réponse de l’électronique afin d’obtenir des fichiers au même format que ceux obtenus lors de tests en faisceau (fichiers dits RRF) } + Run Piédestal réel (Fichier RRF) Simulation Geant 4 Simulation aussi réaliste que possible Bruit réaliste Corrélation réelle entre les cristaux Reconstruction possible avec le ‘’framework’’ H4Analysis Reconstruction de signal Tester le programme d’analyse Raw Root Files (RRF) Lisibles par le ‘’framework’’ H4 Analysis S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

15. Simulation de la ligne H4 1ère Etape: créer pour chaque cristal une forme de signal correspondant à l’énergie déposée en utilisant une base de données Pseudo ADC 40 Gev Temps (Unité d’horloge) S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

16. Simulation de la ligne H4 2ème Etape: Ajouter un décalage aléatoire (entre 0 & 1) correspondant à l’offset Digitiser la forme (en prenant 3 échantillons avant le début du signal) Pseudo ADC Temps (Unité d’horloge) S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

17. Simulation de la ligne H4 3ème Etape: Ajout de bruit et du piédestal en utilisant un run piédestal réel Pseudo ADC ADC Temps (Unité d’horloge)  + Pseudo ADC Temps (Unité d‘horloge) Un fichier est écrit au format RRF L’information hodoscope est simulée Temps (Unité d’horloge) S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

18. Simulation de la ligne H4 Comapraison simulation / données réelles 5000 événements réels, à 120 GeV 5000 événements simulés, à 120 GeV S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

19. Simulation de la ligne H4 Comapraison simulation / données réelles 5000 événements réels, à 120 GeV 5000 événements simulés, à 120 GeV 0.8% 2.9% 3.3% 0.9% 1.2% 1.1% 3.3% 2.1% 85.6% 3.1% 84.6% 2.0% 1.0% 2.8% 0.9% 1.0% 2.5% 0.9% S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique

20. Simulation de la ligne H4 Applications possibles:  Etude de l’énergie déposée dans les différents cristaux en fonction du point d’impact  Etude des TPG (Trigger Primitive Generator), surtout à basse énergie (voir présentation de Pascal Paganini)  Validation et amélioration des algorithmes de reconstruction  Et bien d’autres… Développements futurs : • Simulation des données MGPA • Simulation des bouchons S Bimbot - LLR Ecole Polytechnique