Sviluppo del Software
di Ricostruzione per
lo Spettrometro a
Muoni
dell’Esperimento
ATLAS
Seminario Finale del Dottorato in
Fisica Fondamentale ed Applicata –
XVI Ciclo
Napoli, 15 Gennaio 2004
M. Biglietti
Università degli Studi di
Napoli “Federico II”
Sommario
Il progetto LHC
L’apparato sperimentale ATLAS
Lo spettrometro a muoni di ATLAS
Software di Atlas
Ricostruzione dei muoni
Ricostruzione nello spettrometro (Moore)
Ricostruzione combinata (MuonIdentification)
Analisi
Muoni singoli
Eventi di fisica
Software di ricostruzione come Event Filter
Conclusioni
M. Biglietti
IL Large Hadron Collider
Collisionatore protone - protone
Energia nel centro di massa di 14
TeV (7+7)
Circonferenza di 27 km
Particelle precedentemente
accelerate nel linac (50 MeV),
PS(25 GeV) e nel SPS(450 GeV)
Luminosità di progetto 1034 cm-2 s-1
Energia per protone
7 TeV
Spaziatura dei
pacchetti
25 ns
Dimensione dei
pacchetti
Attualmente in costruzione nel tunnel di
LEP
Partenza prevista nel 2007
4 esperimenti : Atlas, CMS, LHCb, Alice
CMS
15 m  12
cm
N protoni per pacchetto
1011
Pacchetti nell’anello
2835
Dipoli supercond.
1200
LHCb
ALICE
Durata del fascio
Luminosità di progetto
10 hours
1034 cm-2 s-1
ATLAS
M. Biglietti
Fisica a LHC
Sezione d’urto totale p-p  80 mb
23 collisioni ad ogni incrocio dei fasci
109 eventi/s
La maggior parte sono collisioni adroniche soft (piccolo
momento trasferito)
Background di QCD
S/B basso (es: (Hm=150GeV)/(jetpt=700GeV) ~10-5 )
Pile up
“Hard interactions” sovrapposte con ~ 23 “soft collisions”
Necessità di un buon sistema di trigger e di una
risposta rapida del rivelatore
M. Biglietti
IL programma di fisica a LHC
Studio della fisica delle particelle nel range del TeV
Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
Limite sperimentale (LEP): mH>114.1 GeV/c2
LHC sarà in grado di osservare il bosone di Higgs fino a 1 TeV e di
misurare la massa e gli accoppiamenti con alta precisione
Ricerca di particelle supersimmetriche
Misure di precisione
Enorme produzione di particelle W, Z, b e t
es: sezione d’urto tt ~ 1 nb (0.8 eventi/s)
Fisica del B
Regime a bassa luminosità (L=1033 cm-2 s-1)
LHCb
Fisica degli ioni pesanti
ALICE
M. Biglietti
Ricerca del bosone di Higgs di Modello
Standard
Regione di piccola massa
(mH<130 GeV)
H  gg, H  bb
Regione di massa intermedia
(130 GeV < mH< 2 mZ)
H  WW(*), H ZZ*
Regione di grande massa
(mH > 2 mZ )
H  WW, H ZZ
Il segnale di bosone di Higgs deve
essere estratto da un fondo di
diversi ordini di grandezza più alto. I
canali sperimentalmente più puliti
sono quelli con i leptoni nello stato
finale.
H  ZZ      è uno dei più
promettenti (“Golden Channel”)
M. Biglietti
Il rivelatore ATLAS
Rivelatori per muoni
Calorimetro EM
Calorimetro in avanti
Solenoide
Toroide dell’endcap
Toroide del barrel Inner Detector Calorimetro adronico
Apparato sperimentale
in grado di investigare
un ampio spettro di
misure fisiche
Lunghezza di 46 m,
diametro di 22 m
Struttura a strati
concentrici, 2 endcaps,
barrel
Inner Tracker,
calorimetri, spettrometro
per muoni
Inner Tracker contenuto
in un solenoide (max 2
T), spettrometro per  in
un toroide (air core, max
3.9 T nel barrel, 4.1 T
negli endcaps)
108 canali di elettronica
M. Biglietti
Convenzioni
Z
X
Y
Direzione z lungo l’asse
dei fasci
x-y definiscono il piano
trasverso alla direzione
dell’asse dei fasci
L’asse x positivo punta
al centro dell’anello
LHC, asse y positivo
verso l’alto
Coordinate cilindriche
più utili : , , R
Pseudorapidità :
 = -ln(tan(/2))
M. Biglietti
MDT
Lo spettrometro
per muoni
Barrel diviso in 16 settori in 
(piccoli e grandi)
Equipaggiato con camere di
trigger e di precisione
La struttura aperta dei magneti
consente di minimizzare l’effetto
dello scattering multiplo
Curvatura dei 
|| < 1 dal toroide del barrel
1.4<||<2.7 dai magneti degli
RPC
ECT
=1
RPC TGC
MDT
endcaps
1.0<||<1.4 regione di
transizione
Caratteristiche di progetto
Dpt/pt  qualche % fino a 100
GeV/c
Dpt/pt 10% a 1TeV/c
=1.4
ECT
CSC MDT
M. Biglietti
Le camere di precisione per muoni
Misura di precisione nel piano di curvatura
MDTs (Monitored Drift Chambers)
Gli elementi di base sono tubi a drift con un
diametro di 3 cm ed una lunghezza variabile
da 70 cm a 630 cm
I tubi sono disposti in multilayer
di 3 (4 per le stazioni interne)
Risoluzione di singolo filo  80 m
CSCs (Catod Strip Chambers)
Posizionati nell’anello più interno della regione degli endcap, 2 < || <
2.7
MWPC con strip di lettura catodiche segmentate ortogonali ai fili
anodici
Risoluzione spaziale  60 m, piccolo tempo di deriva (30 ns),
risoluzione temporale  7 ns
Misura della coordinata trasversa da strip catodiche parallele ai fili
anodici
M. Biglietti
Le camere di trigger per muoni
Per l’identificazione del bunch crossing, il trigger dei , e la misura della
seconda coordinata (). Il sistema di trigger copre la regione ||<2.4
Barrel RPCs (Restistive Plate
Chambers): su entrambi i lati delle
camere MDT nelle stazioni “middle” e
sopra o sotto le stazioni MDT esterne.
Endcap TGCs (Thin Gap Chambers)
: 3 stazioni vicino alle stazioni MDT
“middle”. MWPC (con fili paralleli a
quelli delle MDTs ) con strips di readout ortogonali ai fili per la misura della
seconda coordinata
Risoluzione in tempo  1 ns
Risoluzione spaziale  1 cm
M. Biglietti
Software offline in ATLAS
Obbiettivi
Generazione/Simulazione della risposta del rivelatore e
descrizione della sua geometria
Ricostruzione di oggetti fisicamente interpretabili dai dati raw
Immagazzinamento dei dati
Analisi dei dati
Visualizzazione
…
Caratteristiche
Alta complessità
Lunga durata dell’esperimento (20 anni)
Grandi volumi di dati (1 Pbyte/anno)
Molti sviluppatori
1000 persone/anno
‘’fisici delle particelle’’  non esperti
alta dispersione geografica
Necessità di
Flessibilità, astrazione, mantenibilità, uniformità, modularità,
riusabilità, meccanismi di calcolo e sviluppo distribuiti
M. Biglietti
Software offline in ATLAS
Transizione dal “vecchio” software al “nuovo”
software
Passaggio dal Fortran al C++
Sviluppo di un framework software comune per tutte le
applicazioni  ATHENA (ATLAS realization of a High Energy
and Nuclear physics data analysis Architecture)
Geometria del rivelatore, meccanismi di descrizione e gestione
dei dati, servizi di calibrazione, databases, simulazione,
ricostruzione...
Geant3  Geant4
Scelta di usare la tecnologia GRID
Transizione per molti aspetti ancora in atto
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoni
Due software packages sono stati sviluppati in OO/C++
MOORE (Muon Object Oriented REconstruction)
Ricostruzione nello spettrometro per muoni
MUID (MUon IDentification)
Estrapolazione al vertice e ricostruzione combinata
Codice integrato in ATHENA
Utilizza i servizi di ATHENA
Utilizza altri packages di ricostruzione in ATHENA
iPatRec per la ricostruzione nell’ Inner Detector
CaloRec per la ricostruzione nei Calorimetri
Struttura modulare, codice flessibile
Si presta ad essere utilizzato, ampliato ed integrato in modo semplice
Event Filter
Ricostruzione ai Tests Beam
Alternativa ai programmi Fortran sviluppati in passato
Muonbox/STACO
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoni
Un muone lascia una traccia di hits all’interno dello
spettrometro del rivelatore
L’obbiettivo della ricostruzione consiste nel trovare una
traccia associata agli hits ed eseguire un fit per ottenere la
miglior stima dell’insieme dei parametri che descrivono la
traiettoria della particella
Per definire una curva in 3D abbiamo bisogno di 5 parametri: a0,
z0, , cot, ±1/PT
Il risultato del fit sono le migliore stime dei parametri della traccia e
le loro matrici di covarianza in un qualsiasi punto lungo la traiettoria
La traccia può essere estrapolata all’asse dei fasci per trovare un
match col vertice
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoni
Attraversando ATLAS un  è rivelato in
2 sistemi di tracciamento ad alta precisione: rivelatore di vertice e spettrometro
per muoni
Calorimetri EM e adronico
Spettrometro per muoni:
misure precise ad alto pT
Campo toroidale inomogeneo:
•Richiede propagazione precisa
•Problemi per  di basso impulso
RPC TGC
Calorimetri:
E loss >3GeV
Inner Detector:
misure precise a basso pT
ma richiede identificazione
Solenoidal Field
CSC MDT
M. Biglietti
Strategia di ricostruzione
nello spettrometro per muoni
Ricerca delle regioni di attività
nella proiezione 
A partire dalle misure  degli
RPC e TGC si costruiscono dei
“- Segments”
Ricerca delle regioni di attività
nella proiezione R-Z
all’interno delle MDTs (CSCs)
Per ogni “-Segment”, sono
trovate le MDT associate e
ed è costuito un “RZ-Segment”
(collezioni di hits z) .
RPC TGC
CSC MDT
M. Biglietti
Pattern recognition e fit della traccia
Ricostruzione di segmenti di traccia locali nelle
MDTs
Calcolo della distanza di drift dal tempo di drift,
applicando le correzioni dovute al tempo di volo, alla
secoda coordinata, dalla propagazione lungo il filo,
dall’ angolo di Lorentz
determinazione delle best lines tra le tangenti alle
circonferenze di drift
Numero di hits > 4 (>3 in 1 multilayer)
Puntamento al vertice (può essere disabilitato per
permettere la ricostruzione di eventi ai test beam o di
cosmici)
Fit lineare
MDT mutilayer
Combinazione del segmenti di traccia
Fit della traccia
Il fit tiene conto dello scattering multiplo e
dell’energia persa nel materiale inerte dello
spettrometro per muoni
I parametri della traccia (a0, z0, , cot, 1/pt ) e la
relativa matrice di covarianza sono espressi al primo
punto misurato nello spettrometro a muoni
M. Biglietti
Ricostruzione combinata
Estrapolazione della traccia dallo
spettrometro per muoni al punto di
interazione
Scattering multiplo parametrizzato per
mezzo di piani di scattering nei
calorimetri
Energia depositata nei calorimetri dalla
simulazione o dalla ricostruzione
perdita di energia valutata dal valor
vero, o parametrizzata in funzione di
(,r)
Re-fit: i parametri della traccia sono
espressi al vertice
Le tracce provenienti dallo
spettrometro e dall’ inner tracker
(iPatRec) sono combinate attraverso
un c2 cut-off
c2 costruito a partire dalle
differenze dei parametri della traccia
e dalla matrice di covarianza
Fit della traccia combinata
M. Biglietti
Energia depositata nei calorimetri
MC e parametrizzazione vs ||
pT = 6 GeV
pT = 20 GeV
MC
MC e ricostruzione vs ||
Ricostruzione vs MC
pT = 6 GeV
pT = 20 GeV
pT = 100GeV
pT = 6 GeV
pT = 20 GeV
 Richiede isolamento dei , permette di migliorare la correzione al vertice
M. Biglietti
Ricostruzione combinata
Migliora i parametri misurati della traccia
Per avere la miglior risoluzione possibile sulla misura del momento
Riduzione delle code nella risoluzione dello spettrometro a muoni, dovute
soprattutto alle fluttuazioni dell’energia depositata nei calorimetri
Migliora la determinazione della carica per muoni ad alto impulso
Migliora l’efficienza di identificazione dei muoni
Riduzione della probabilità di ricostruire fakes, soprattutto in presenza di
fondo di caverna
Ricostruzione di muoni a basso impulso che non raggiungono le stazioni al
centro e più esterne dello spettrometro
Reiezione dei  di decadimento da K e p richiedendo che le tracce abbiano
origine dal vertice
Discriminazione di muoni in jet adronici dagli adroni. Una buona
identificazione dei  non isolati è necessaria per un b-tagging efficiente.
Permette una migliore comprensione dell’apparato sperimentale
Test della calibrazione dei calorimetri
Cross check dei risultati dall’Inner Detector e dallo spettrometro
M. Biglietti
Test delle performance della
ricostruzione
Sono stati analizzati diversi campioni di dati prodotti per il DC1
Campioni di muoni singoli con pT fissato (da 3 GeV/c fino a 1 TeV/c)
Campioni di muoni singoli con pT=100 GeV/c con background
sovrapposto
H4 
Confronto con Muonbox/xKalman/STACO
Muonbox/STACO: programma di ricostruzione scritto in F90, molto affidabile
ma poco integrato nel software di ATLAS, poco flessibile, lento
xKalman: programma per la ricostruzione nell’Inner Detector alternativo a
iPatRec
versioni usate per il Physics TDR (1999) e Atlas Software Workshop
(2003)
Layout diversi
Simulazione CSC
M. Biglietti
Muoni Singoli: Efficienza vs 
Moore/MuId
Moore/MuId
pT = 6 GeV
Inner Detector
Muon Spectr.
Muon at IP
Combined
pT = 20 GeV
Inner Detector
Muon Spectr.
Muon at IP
Combined
||
Perdita di efficienza a basso  a
causa del crack centrale necessario
per il passagio di cavi e servizi
(cambio layout wrt TDR )
seconda coordinata dei CSC
mancante nella simulazione 
bassa efficienza per ||>2
Tracciamento nel campo magnetico
difficile 1<||<1.5 a causa del campo
magnetico inomogeneo  calo di
efficienza per i  a basso pt
Atlas phy TDR (‘99)
Atlas phy wokshop (‘03)
pT = 50 GeV
pT = 50 GeV

M. Biglietti

Muoni singoli: efficienza vs 
Moore/MuId
Efficienza per bassi pt
Solo  con E>3-4 GeV/c raggiungono lo
spettrometro
L’uso dei segmenti di traccia delle stazioni
più interne potrebbe aumentare l’efficienza
fino al 90%
pT = 4 GeV
Inner Detector
Muon Spectr.
Muon at IP
Combined
Non raggiungono le stazioni più esterne 
poche misure
Scattering multiplo e effetti del campo
magnetico inomogeneo  pattern
recognition più difficile
Atlas phy TDR (‘99)
Atlas phy wokshop (‘03)
M. Biglietti
Muoni singoli: efficienza vs 
Moore/MuId
pT = 6 GeV
Muon Spectr.
Muon at IP
Combined
Moore/MuId
pT = 20 GeV
Muon Spectr.
Muon at IP
Combined
Efficienza uniforme con 
M. Biglietti
Muoni singoli: efficienza
Atlas
vs pt
phy TDR (‘99)
Moore/MuId
||<2.5
||<2.5
Inner Detector
Muon Spectrometer
Muon at IP
Combined
Efficienza di plateau ~95%
Efficienza per bassi pt
Solo  con E>3-4 GeV/c raggiungono lo spettrometro
Non raggiungono le stazioni più esterne  poche misure
Scattering multiplo e effetti del campo magnetico
inomogeneo  pattern recognition più difficile
Atlas phy wokshop (‘03)
||<2
Efficienza della ricostruzione combinata per alti pt
Pattern recognition disturbata da possibili sciami e.m. che
accompagnano i  ad alto pt
M. Biglietti
Muoni singoli: risoluzione di 1/pT
pT = 20 GeV
 = 2.6%
Muon
Spectr.
 = 2.3%
 = 3.3%
Muon
at IP
 = 2.1%
Inner
Det.
Comb.
Ricostruzione
combinata
Ottiene la miglior
risoluzione
possibile
Riduce le code
nella risoluzione del
momento dello
spettrometro per
muoni causate
dalle fluttuazioni
dell’energia
depositata nei
calorimetri
M. Biglietti
Muoni singoli: risoluzione di 1/pT
pT = 100 GeV
 = 2.9%
Muon
Spectr.
 =5.2%
 = 3.2%
Muon
at IP
 = 3.0%
Inner
Det.
Comb.
Ricostruzione
combinata
Ottiene la miglior
risoluzione
possibile
Riduce le code
nella risoluzione del
momento dello
spettrometro per
muoni causate
dalle fluttuazioni
dell’energia
depositata nei
calorimetri
M. Biglietti
Risoluzione di pT vs pT
Moore/MuId
Muon Spectrometer
Muon at IP
Inner Detector
Combined
La misura dell’Inner Detector
domina sotto 10 GeV/c
Lo spettrometro per  domina a
alti pt
||<2.5
Atlas phy TDR (‘99)
||<2.5
Atlas phy wokshop (‘03)
||<2
M.pBiglietti
T(GeV)
Muoni singoli :risoluzione di pT vs 
Muon Spectrometer
Muon at IP
Inner Detector
Combined
pT = 6 GeV
Muon Spectrometer
Muon at IP
Inner Detector
Combined
pT = 20 GeV
||
Peggioramento della risoluzione di pT nella regione di
transizione a causa del campo magnetico altamente
inomogeneo e delle fluttuazioni dovute all’ aumento di
materiale assorbitore nei calorimetri (soprattutto per  a
basso pt)
M. Biglietti
Muoni singoli :
risoluzione di pT vs 
Muon Spectrometer
Muon at IP
Inner Detector
Combined
pT = 6 GeV
Muon Spectrometer
Muon at IP
Inner Detector
pT
Combined
= 20 GeV
Risoluzione uniforme vs 
Piccoli effetti nella regione dei piedi
M. Biglietti
Muoni singoli con background
Collisioni primarie
Background
Minimum bias
Numero di tracce
Circa 23 interazioni ad ogni incrocio dei fasci
MS
MS @ IP
Comb
MS
MS @ IP
Comb
Fondo di caverna
Gas di particelle prodotte nelle interazioni tra
gli adroni primari e il materiale del detector
Spettrometro per muoni molto sensibile
Rates nelle stazioni interne (MDT)
10 Hz/cm2 nella prima stazione del barrel
100Hz/cm2 a  = 0.7
1 kHz/cm2 negli endcaps
Grosse incertezze sulle stime dei rates
 singoli pt= 100 GeV/c
No bkg  x0
Valore nominale in regime di alta
luminosità  x1
Fattore di sicurezza x2 (fondo di
caverna)
Fattore di sicurezza x5 (fondo di
caverna)
x1
x0
MS
MS @ IP
Comb
MS
MS @ IP
Comb
x2
x5
M. Biglietti
Efficienze verso 
Muoni singoli
con background
x0
x1
 al vertice
all
fakes
all
fakes
x2
x5

N MDT hits
c2 del fit
fakes
x1
x0
Ricostruzione combinata
x2
a0 (cm)
x5
z0 (cm)
M. Biglietti
Standard Model H4 
gg  H  ZZ(*)  
mH = 130, 150, 180 GeV/c2
g
g
t H Z
Z




•Efficienze come attese dall’analisi sui muoni singoli
e vs  e pt muoni@IP
e vs  e pt combinato
M. Biglietti
Standard Model H4 
Z=2.83
GeV/c2
Z=2.64 GeV/c2
mH=130 GeV/c2
Ricostruzione della
massa della Z con la
ricostruzione combinata
mH=150 GeV/c2
Z sempre più on mass
shell con l’aumentare
della massa del bosone
di Higgs
Atlas phy TDR (‘99)
Z=2.36 GeV/c2
mH=180 GeV/c2
Z=2.5 GeV/c2
M. Biglietti
Standard Model H4 
mH=130 GeV/c2
mH=130 GeV/c2
H=2.14 GeV/c2
H=3.72 GeV/c2
Inner detector
Muon
mH=150
GeV/c2
H=2.18 GeV/c2
Combined
mH=180
GeV/c2
H=2.71 GeV/c2
Combined
mH=130 GeV/c2
H=1.88 GeV/c2
Combined
Ricostruzione della massa del
bosone di Higgs
Phy workshop (‘03)
(mH=130GeV/c2)=1.74 GeV/c2
Phy TDR
(mH=130GeV/c2)=1.6 GeV/c2
Efficienze
Moore/Muid
e(mH=130GeV/c2)=63%
Phy worhshop(‘03)
e(mH=130GeV/c2)=65%
M. Biglietti
Moore e MuId come algoritmi di Event
Filter in High Level Trigger (HLT)
Il trigger di ATLAS prevede 3 livelli
LVL1 hardware trigger
Input 40 MHz, output ~75 KHz, latenza 2.5 sec
Cerca regioni d’attività interessanti (RoI) nei
calorimetri e nello spettrometro a 
non combina le informazioni di più sottorivelatori
LVL2 software trigger
Output ~1 KHz, latenza ~10 msec
L’input sono le RoIs dal primo livello
Estrae le caratteristiche delle RoI per mezzo di
algoritmi specializzati, ottimizzati per essere veloci
EF software trigger
HLT
Output ~100 Hz, latenza ~1 sec
Input dal LVL1/LVL2, devono prevedere la
possibiltà di ricostruire solo nelle RoIs (“seeding”)
ed essere in grado di convalidare ipotesi di trigger
formate nello stadio precedente.
Ha a disposizione l’intero evento, compresi i dati
per calibrazione ed allinemento
M. Biglietti
Moore e MuId come algoritmi di Event
Filter in High Level Trigger (HLT)
Moore e MuId sono stati adattati per funzionare nel
framework di HLT
Due modalità di funzionamento:
Wrapped : pieno accesso all’evento, equivalente
al funzionamento offline
Seeded : ricostruzione a partire dalle RoIs
Non essendo ancora a disposizione l’output del
LVL2 e del LVL1 endcap, il seeding per
Moore/MuId è stato per il momento implementato a
partire dalle RoI passate dal LVL1 del barrel
MuRecoRoI  (,) e soglia di pt
RoI definita con (D,D) = (0.2x0.2)
Efficienza
rispetto
al LVL1
wrapped
seeded
M. Biglietti
Moore e MuId come EF: test
dei tempi di esecuzione
pT = 8 GeV
Time (ms)
pT = 50 GeV
Time (ms)
Escludendo il 5% nelle code
con alto tempo di esecuzione
Sample
GeV/c
Time seeded
ms
average(rms)
P4 2.4GHz, RAM 1 Gb
Seeded mode
Approccio
conservativo (accesso
ai dati incluso)
pT = 300 GeV
Time (ms)
Muonbox
Time wrapped
ms
average(rms)
~2 sec
Tmax < 1 sec
pT = 10 GeV
no pileup
M. Biglietti
Reiezione di  da decadimenti di
K/p
Single  LVL1 rates
A bassi pt i decadimenti in volo da
process
K/p sono la sorgente dominante di 
 gli algoritmi in HLT hanno il compito di ridurre la
p/K
il rate di tali 
b
bb->mu6X per  prompt
c
K->n, p->n
Analisi ‘’offline’’
Tagli di reiezione
W
c2
match
Rate (KHz)
6 GeV
threshold
Rate(KHz)
20 GeV
threshold
16.8
2.1
4
1.1
2.4
0.5
0.009
0.08
| 1./Pt – 1./PtID |
 Pt > 4.3 GeV


c2 ID
del  identificato: il kink di
decadimento produce un fit nell’ID
peggiore
c2
del match : match cattivo tra l’inner
detector e le tracce dello spettrometro per
un  da un decadimento
 | 1./Pt – 1./PtID | :  da decadimenti di
K/p ha un Pt più basso rispetto al
mesone rivelato nell’inner tracker
M. Biglietti
Reiezione di m da decadimenti di
K/p
Curve di efficienza
Atlas phy TDR (‘99)
@ vertice
M. Biglietti
Conclusioni
All’interno del software di ATLAS sono stati sviluppati dei
packages di ricostruzione dei muoni nello spettrometro e di
identificazione dei muoni utilizzando l’intero apparato
Packages sviluppati sull’onda della transizione verso la nuova
organizzazione del software di ATLAS
Lo studio delle performances di questi packages sia per
muoni singoli che per canali di fisica mostrano risultati
rispondenti alle aspettative
Sono ancora possibili miglioramenti per il tracciamento, le
efficienze per muoni a basso pt, la velocità di esecuzione
I packages di ricostruzione sono stati implementati in ambiente
HLT come Event Filter
Primo package di ATLAS ad essere stato implementato in
entrambi gli ambienti offline ed online con modi di funzionamento
complementari
M. Biglietti
Backup slides…
M. Biglietti
Inner Detector
Combinazione di tracciatori
a semiconduttore ad alta
risoluzione spaziale e
di un tracciatore a transizione di
radiazione
Pixels : 140 milioni,
R=12 m, z=60 m
SCT : strips a semiconduttore,
R=18 m, z=580 m
TRT : 140k straw tube, =170 m
M. Biglietti
Calorimetri
E.M.
Hadronic Tile
•Calorimetro E.M.
• piombo – LAr
•  < 3.2
• 24X0 (barrel), 26X0 (endcap)
• DE/E=10%/E1/2 + 1% (E in GeV)
• Calorimetro adronico
•ferro + scintillatori (TILES)
•  < 1.6
•Rame + LAr
• 1.5 <  < 3.2
• DE/E=50%/E1/2 + 3% (E in GeV)
•Calorimetro Forward (LAr)
Hadronic LAr End Cap
• 3.2 <  < 4.9
• DE/E=100%/E1/2 + 10% (E in GeV)
Forward LAr
M. Biglietti
Ricerca del bosone di Higgs di Modello
Standard
5
5
 L dt = 30 fb-1
LEP2
 L dt = 100 fb-1
2007-2008: L ~ 21033 cm-2s-1, Ldt  10 fb-1
Per i 2-3 anni successivi:  Ldt  30 fb-1
Dopo : L ~ 1034 cm-2s-1,  Ldt  100 fb-1 per anno
M. Biglietti
Software offline in ATLAS
ATHENA
ATLAS realization of
a High Energy and
Nuclear physics
data analysis
Architecture
Necessità di un framework di sviluppo: applicazione generica nella quale gli
sviluppatori inseriscono il codice, usando i meccanismi definiti dal
framework, insiemi di funzionalità e strumenti, un vocabolario comune
Message
Service
JobOptions
Service
Particle Prop.
Service
Other
Services
Converter
Converter
Converter
Application
Manager
Event Data
Service
Persistency
Service
Data
Files
Transient
Event Store
Algorithm
Algorithm
Algorithm
Detec. Data
Service
Transient
Detector
Store
Persistency
Service
Data
Files
Histogram
Service
Transient
Histogram
Store
Persistency
Service
Data
Files
M. Biglietti
Ricostruzione offline in ATLAS
top DataObj
Algorithm DataObj
La descrizione della geometria del
rivelatore e la struttura dell’evento
sono separati dall’implementazione
degli algoritmi di ricostruzione
top
Algorithm
I packages sono composti
da algoritmi di Athena tra di
loro indipendenti
reale
Gli algoritmi sono accoppiati
solo attraverso gli eventi
apparente
Algs
1
Algs
2
Algs
3
DataObj
top
DataObj
Algorithm DataObj
Gli oggetti transienti sono
scambiati attraverso il
Transient Data Store
Event
DataObj
T
D
S
Gli algoritmi e gli eventi sono posti in
packages separati
I packages algoritmici dipendono
dagli eventi, gli eventi non
dipendono dagli algoritmi
M. Biglietti
Ricostruzione offline in ATLAS
Data flow
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoni: architettura
e design
Meno dipendenze, codice più
mantenibile,
modulare, più semplice sviluppare
nuovi approcci di ricostruzione



Ogni passo è guidato da un
algoritmo di athena
Oggetti transienti passati via
TDS
Algoritmi indipendenti, l’unico
coupling è dato dagli oggetti
transienti
M. Biglietti
Architettura e Design
Oggetti “eventi”
M. Biglietti
Architettura e Design
Common Track e Fitter class per
iPatRec,Moore e Muid
M. Biglietti
Architettura e Design
Mdt Digit  Mdt Hit
Costruzione dei segmenti degli
MDTs
Possibile utilizzazione servizi di
ATHENA per calibrazioni
M. Biglietti
Architettura e Design
Costruzione della traccia
M. Biglietti
Architettura e Design
Backtracking al vertice
Combinazione con l’inner
detector
M. Biglietti
Eventi di supersimmetria
c~ 02~ R±± c~ 01+-
L’endpoint della distribuzione
dei di-muoni misura M( c02)-M (c01 )
M. Biglietti
Moore @ H8 testbeam
Ricostruzione dei segmenti
negli MDT (calibrazione da
Calib)
Disallinamento delle camere
Barrel sagitta
180 GeV beam
M. Biglietti
Moore-EF @ H8 testbeam
 Ricostruzione online con
MDT/RPC/TGC
 Selezione online

Fascio composto da , p, e

Ricostruzione della traccia
permessa dalla selezione di
eventi con 
Filtro testato per due soluzioni
 Reiezione degli eventi
 Classificazione degli eventi.
Tutti gli eventi sono acquisiti.
M. Biglietti