1 / 32

23.Juni 2006 Sommersemester 2006 Detektoren bei Dr. M. zur Nedden

Das L arge H adron C ollider b eauty Experiment am CERN. von Regina Kwee. 23.Juni 2006 Sommersemester 2006 Detektoren bei Dr. M. zur Nedden. Topics. Intro CP-Verletzung bei B-Mesonen Das Experiment und seine Detektoren Triggersystem und Datenerfassung [DAQ]. Wozu LHCb ?.

havily
Télécharger la présentation

23.Juni 2006 Sommersemester 2006 Detektoren bei Dr. M. zur Nedden

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. DasLarge Hadron Collider beauty Experiment am CERN von Regina Kwee 23.Juni 2006 Sommersemester 2006 Detektoren bei Dr. M. zur Nedden

  2. Topics • Intro • CP-Verletzung bei B-Mesonen • Das Experiment und seine Detektoren • Triggersystem und Datenerfassung [DAQ]

  3. Wozu LHCb ? • besseres Verständnis von CP-Verletzung • Ursprung? • Beitrag nicht nur vom SM? • CP-Mechanismus und Kosmologie? • Überprüfung des SM • Beobachtung seltener Zerälle • systematische Suche nach neuer Physik B-Sektor bietet Vielzahl von Zerfällen, wo SM präzise Vorhersagen über CP-V macht! Erweiterung zu BELLE, BaBar und CDF

  4. CP-Verletzung • generiert durch unitäre CKM-Matrix • Wolfenstein-Parametrisierung: Reihenentwicklung in

  5. CP-Verletzung relevant für • bekannt • bekannt aus Matrix ist eindeutig durch bestimmt !

  6. CP-Verletzung 9 Unitaritätsbedingungen 6 Unitaritätsdreiecke, davon 2 interessante für B-Mesonen Winkelbestimmung entweder indirekt über die Dreieckseiten oder direkt durch die Vorhersage des SM von CP-Verletzung unterschiedliche Ergebnisse neue Physik…!

  7. CP-Verletzung indirekt

  8. Zerfallskanäle direkt Messung von aber stark verunreinigt durch misst auch , aber Prozess ist dominiert durch „pinguin loops“, SM-Test !

  9. Zerfallskanäle direkt Messung von SM: kleine CP-Verletzung in Wenn es einen neuen neutralen flavour-ändernden Strom gibt, dann deutlicher Effekt sichtbar!

  10. @CERN LHCb ist eines der 4 größeren Experimente am CERN • Luminosität von Anfang an konstant • minimaler bunch crossing Abstand

  11. Der Detektor • Vorwärtsdetektor, denn • B-Hadronen werden in denselben Vorwärts-, bzw. Rückwärtskegel produziert (flavourtag) • bessere Vertexauflösung als bei Zentraldetektor, da näher am IP • Vermessung der doppelten Trajektorie • aber • sehr hohere Teilchendichte, d.h. harte Strahlbelastbarkeit für Elektronik, Teilchenfluss von bis zu • Hälfte der Teilchen geht verloren („missing arm“)

  12. Der Detektor Seitenansicht Akzeptanz x-z: 10-300 mrad ; y-z: 10-250 mrad

  13. Tracking System • warmer Magnet • VeLo-Detektor • Tracking Stationen TT, T1, T2, T3 (urspünglich mehr) • Strahlrohr Hauptaufgabe: relative Teilchenimpulsauflösung von für jedes geladene Teilchen, entspricht B-Massenauflösung von

  14. Magnet • Geometrie durch Detektor-Akzeptanz bestimmt • vertikales Feld mit max.1.1T • homogenes B-Feld (essentiell für Spurenrekonstruktion) • 9 km Al –Draht in 120kt Stahljoch • Datennahme mit Umpolung

  15. VeLo - Vertex Locator Vertex Rekonstruktion ist DIE entscheidende Aufgabe tasks • genaue Zeitauflösung < 50 fs • akurate Spurenmessungen nahe am WWP • triggert B-Mesonen durch Sekundärvertex HLT • detektiert Spuren aller Teilchen innerhalb der LHCb-Akzeptanz

  16. VeLo - Detektor hardware • besteht aus 21 Si-Scheiben entlang der Strahlachse • jede Station besteht aus 2 Sensorebenen, die die r- und phi-Komponenten jeder Spur messen • pile-up-veto-Zähler: • 2 Si-Scheiben bei kleinstem z • verwirft 80% der Mehrfach-WW und behält 95% der Einzel-WW (Simulationen)

  17. VeLo - Detektor Auflösung • Primärvertex • ~40 µm in z, ~10 µm in x,y • Sekundärvertex • Ø ~150-300 µm (50 fs) readout • FE-Elektronik bis zu den L-0 Buffern sind 7 cm von der Strahlachse angebracht • Analoge Information von 220.000 Verstärkern wird über 7000 twisted pair-Kabel durch den Vakuum Tank zur readout-Elektronik 10m entfernt übertragen

  18. Outer – Tracker Trigger – Tracker • schickt pT-Information an L1 • wird zur offline-Analyse benutzt um Teilchen mit niedrigen Impulsen zu erkennen die nie die T1-T3 erreichen oder außerhalb zerfallen (langlebige neutrale Teilchen) • ist um T1-T3 gelegen • detektiert Spuren mit einem radial Winkel von > 15 mrad • moderate Teilchendichte, daher Gas-Drift-Kammern geplant, mit Gasgemisch Ar 75 %-CF4 15%-CO2 10% Inner – Tracker • an T1, T2 T3 • höhere Teilchendichte : HL • 4 Teile • niedrige Belegung durch unterschiedliche Granularität

  19. Ring Imaging CHerenkov Detektor R1 R2 Zweck • Teilchen Identifikation • 3σTrennung zw. Pion und Kaon über Impuls-range 1-150 GeV/c (90%) • hohes pT –tag Funktion • Abb. von Č-Ringen entlang der Teilchenspur • mit gegebenem pT + Ringradius erhält man die Masse • verschiedene n 1-40 GeV/c 5-150 GeV/c

  20. Kalorimeter • Messung der Gesamtenergie für Teilchen mit hohem pT • Scintillating Preshower Detektor, SPD • Preshower, PS • ECAL, HCAL ECAL • „Shashlik“-Technologie • Module aus Blei-Absorber-Platten, 2mm Szintillatorschichten, 4mm • 25 X0 dick (1.1 WWL) • design-Auflösung: σ(E)/E = .01/E + 0.015^2 SPD, PS • Szintillationsschichten,15mm • Auslese nach WL-Shift mit PMP • MIP‘s erzeugen Lichtsignal • SPD: Unterscheidet geladene und neutrale Teilchen • PS: schnelle Pion versus Elektron Verwerfung → Trigger HCAL • Sampling Struktur • Stahl 4mm, Szintillatorschicht 16mm • 5.6 WWL dick • design-Auflösung: σ(E)/E = .64/E + 0.1^2

  21. Myon Kammer • 5 Stationen M1-M5 • getrennt vom CAL mit 800mm Stahl • Wahl auf MWPCs gefallen • 1380 Kammern, 20 unterschiedliche Größen • Granularität in horizontaler Ebene feiner (track momentum)

  22. Front-End-Elektronik • Ausleseelektronik für jeden einzelnen Detektor • prozessiert die individuellen analogen Signale leitet sie 60m weiter in einen strahlungsfreien Raum (Driver) • ODE: Digitalisierung und L1-Prozessierung, LCMS

  23. Datenverarbeitung DAQ • zur Verarbeitung von 40 MB/s : Standard-Multi-Level-System L0, L1 – Trigger: benutzen lokale Detektorinformation HLT - Software - Trigger

  24. 1. Stufe:L0-pile-up-veto: rekonsruiert grob und schnell Primärvertex: pro Bunchcrossing können mehrere pp-Kollisionen auftreten (40%). Werden im pile-up mehrere PV gefunden, wird event verworfen. 3 Trigger für hohes-pT e, had, photon, cutparameter: hohes ET 1 Myon-Trigger rekonstruiert Myonspuren prüft ob high pT Myon von Vertex-Region kommt Level-0 Trigger • Level-0-Entscheidung: Kombination aller L0-Trigger Ergebnisse und letzte Entscheidung

  25. soll falsche hohes pT Ereignisse verwerfen, die zum UG gehören u.a. MehrfachWW in Detektormaterial, überlappende Schauer soll events verwerfen, die keine b-Hadronen enthalten, triggern SV führt zero level supression Algorithmus aus klustert hits Level-1 Trigger • bei positiver Level-1-Entscheidung ⇨ HLT

  26. High-Level-Trigger • L2 • eliminiert Ereignisse mit falschem SV mit pT –Info, treten auf bei mehrfach gestreute Niedrig-Impuls-Spuren • L3 • volständige und partiellen Rekontruktion der Endzustände • wählt b-Hadron-Zerfälle • 200 Hz Speicherrate

  27. DAQ Daten Fluss

  28. Referenzen • LHCb Technical Proposal, Genf 1998 • Doktorarbeit von B. Carron, Lausanne 2005 • Doktorarbeit von P.Koppenburg, Lausanne 2002 • lhcb.web.cern.ch

  29. backup

  30. semileptonische Zerfälle

  31. VeLo - Detektor Signalerzeugung • geladenes Teilchen ionisiert ein oder zwei Si-Streifen →el. Puls zum readout • readout besteht aus 16 chips pro Sensor, deren input Rate 40 MHz ist • 4µs Zeit werden die gebuffert bis L0-Entscheidung kommt • dann serielle Auslese in 32 readout lines zu einer 60 m entfernten, strahlungsreien Umgebung • off-Detektor-Prozessierung

More Related