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Il commissioning dell’esperimento ATLAS a LHC

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

  1. Il commissioning dell’esperimento ATLAS a LHC A. AndreazzaUniversità di Milano e I.N.F.N. a nome della Collaborazione ATLAS

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. Rivelatore di muoni H (mH 130 GeV)ZZ*µ+µ- µ+µ- MC preliminary A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. Calorimetria adronica SUSY, with LSPs escaping detector MC preliminary A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  12. 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

  13. 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

  14. Calorimetria elettromagnetica H (mH 120 GeV) (2 jet) preliminary H (mH 120 GeV) (inclusive) MC preliminary MC A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. Misura di luminosità Lucid A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  22. FIRST LUCID HITS ON Sept. 10th ! LV1C LUCID With BEAM 2 MBTS Lucid With BEAM 1

  23. 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

  24. Data Quality e Calibration Model A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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 A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  29. 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

  30. Backup slide

  31. 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

  32. A.Andreazza – Esperimento ATLAS a LHC

  33. 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

  34. Contributions to total resolution • Total • Only Accordion • Only Front • Only Leakage D.Banfi - ATLAS Milano

  35. 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

  36. ~PB/s Event Builder 10 GB/s Event Filter 320 MB/s Tier0 Tier1 Tier2 Tier3 Il Computing Model: distribuzione dei dati

  37. 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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