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Der Trigger im ATLAS-Experiment

Der Trigger im ATLAS-Experiment. LHC Grundlagen Motivation: Was ist ein Trigger, wozu wird er benötigt? Stufen des Triggers bei ATLAS Level 1 Trigger Level 2 Trigger (nur kurz) Eventfilter Ausblick. Large Hadron Collider. p-p Collider Umfang 27 km Schwerpunktenergie 14 TeV

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Der Trigger im ATLAS-Experiment

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Presentation Transcript

  1. Der Trigger im ATLAS-Experiment • LHC Grundlagen • Motivation: Was ist ein Trigger, wozu wird er benötigt? • Stufen des Triggers bei ATLAS • Level 1 Trigger • Level 2 Trigger (nur kurz) • Eventfilter • Ausblick

  2. Large Hadron Collider • p-p Collider • Umfang 27 km • Schwerpunktenergie 14 TeV • Bunch-Crossing alle 25 ns • Luminosität 1034 cm-2 s-1 • Interaktionsrate 109 Hz

  3. Ziele von LHC Ursprung der Masse, Higgs-Boson SUSY Neutrinophysik Elektroschwache Symmetriebrechung Dunkle Materie und dunkle Energie Weitere Dimensionen (Stringtheorie)? Präzisionsmessungen von SM-Prozessen Schwerionenmessungen Grand unification theory „Weltformel“

  4. Warum bracht man LHC? • LHC hat höhere Energie als alle bisherigen Beschleuniger • „Interessante“ Wirkungsquerschnitte wie sHiggs sind bei kleinen Energien stark unterdrückt • Viele Ereignisse treten um mehrere Größenordnungen häufiger auf als bei bisherigen Collidern • 1b = 10-24 cm2

  5. Der ATLAS-Detektor (AToroidal LHC ApparatuS)

  6. Datennahme bei ATLAS Im Detektor fällt eine riesige Datenmenge an, ca. 109 Hz * 1 MB, viel zu groß, um sie komplett zu speichern Zum Speichern der Daten muss um Faktor 107 reduziert werden Anforderungen für die Datenreduktion Uninteressante Daten müssen so schnell wie möglich verworfen werden Interessante Ereignisse dürfen mit geringem Wirkungsquerschnitt müssen erhalten bleiben:H --> gg hat 0,001 Hz (bei mH=120 GeV) Interessante Ereignisse mit hohem s müssen „herunterskaliert“ werden können Geringe Fehlerrate

  7. Aufbau des Triggers • Von 1 GHz zu 100 Hz in drei jeweils verfeinernden Stufen • LVL1 in Hardware, LVL2+EF in Software • Weitergabe der Informationen über RoIs • In LVL1 nur grobe Auflösung, 2 ms Latenzzeit • LVL2 10 ms Latenzzeit, bessere Auflösug • EF: gesamtes Event zur Verfügung

  8. LVL1-Trigger e, m, g bis |h|<2,5 (9,4°)Jets bis |h|<3,2 (4,7°)Energien bis |h|<4,9 (0,9°) Kalorimeter: 7200 Signale! Cluster: e,g,t,Hadr. Jet/E: Jets, Energien m-Trigger: 800.000 Signale! aufgeteilt nach |h| CTP fällt L1Accept RoIB bestimmt Positionen

  9. Pseudorapidität h = - ln tan q/2, ein Maß für den Winkel zur Strahlachse

  10. Beispiele für LVL1 Trigger Menus

  11. Dinge, die zu beachten sind Verstehen des Detektors Messung der Effizienz des Triggers in Abhängigkeit des zu triggerndes Objektes des Impulses des Azimut-Winkels f der Pseudorapidität h Veränderung der Luminosität während eines Fills Technische Details wie Wärmeabfuhr, Stilllegen von defekten Teilen, Strahlungsresistenz, Random Trigger, Kontrollsystem, ... Kosmische Strahlung und anderer Dreck riesiger Datenstrom (Kalo->Cluster: 2000 Gbit/s) => ASICs nötig

  12. Sliding-Window Verfahren, um gefundene Teilchen zu verfolgen In den Zellen um einen Energiefund herum wird ein Fenster geschoben und nach weiterer deponierter Energie gesucht

  13. m-Koinzidenzen Um ein m zu identifizieren, werden mehrere Punkte gesucht, in denen Energie deponiert ist Man berechnet dann den Weg, den das m gelaufen ist Trifft man auch im Innern des Detektors auf passende Punkte, so ist das m identifiziert

  14. Beispiele für Triggerereignisse Notation: Anzahl d. Teilchen Teichenart, Energie oder fehlende Energie Schwellwert der Energie in GeV isoliert?

  15. CTP – Beispiel eines L1A-Prozesses Vorgabe der gesuchten Objekte Ermittlung der jeweiligen Anzahl Logische Verknüpfungen bildern „menu items“ Bis zu 96 menu items werden mit „oder“ verknüpft, um das L1A-Signal zu formen Die RoIs werden ignoriert! Kalorimeter, Myon CTP

  16. HLT Verfeinern geschieht schrittweise, sodass nach jedem Schritt bereits das Ereignis verworfen werden kann Phys. Sig.:Ze+e- mitpT>30 GeV Zwischensignatur Zwischensignatur Zwischensignatur L1 Ergebnis:2 EM Clustermit pT>20 GeV

  17. Ausblick auf den LVL2-Trigger (1/2) Intern ist der LVL2 deutlich umfangreicher als LVL1

  18. Ausblick auf den LVL2-Trigger (2/2) Mehr Ablehnungskraft durch schärfere und präzisere m-Messungen sowie Isolationsanforderungen bessere Kalorimeterinformation für e, Suche nach Übereinstimmung mit Spurkammer bei t und Hadronen wird die volle Granularität benutzt genauere Ermittlung von E und Emiss LVL2 hat immer noch nicht die komplette Information über das Ereignis, sondern nur über Teilbereiche Auch „Secondary RoIs“ werden ausgewertet Exklusive Signaturen sorgen für vorzeitigen Accept Erst im EF steht das komplette Ereignis zur Verfügung

  19. Zusammenfassung Es wurde gezeigt was ein Trigger ist wozu er eingesetzt wird wie er aufgebaut ist wie der LVL1-Teil seine Entscheidung trifft wie das Verfahren zur Weitergabe an die nächsthöhere Triggerstufe ist Außerdem Ausblick auf die anderen Triggerstufen

  20. Literatur

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