Da BTeV a CMS
(Alla ricerca del tempo perduto)
Luigi
Commissione 1, Roma, 16 Maggio 05
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BTeV: la rilettura di Dario
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Comunque …
• E’ stata per noi un’esperienza affascinante
– Quello che abbiamo iniziato rappresenta il nuovo modo di
far fisica
• Non c’e’ piu’ un trigger per leggere I rivelatori
• La decisione di trigger viene presa ad altissimo livello utilizzando
l’informazione di tutti I rivelatori
– Prima o poi, tutti gli esperimenti ci dovranno passare
• A conti fatti, e’ stato un investimento estremamente
strategico
– Il nostro chip per micro-strip sta gia’ interessando altri
esperimenti
• Morale:
– Se s’ha da morire, lo facciamo con orgoglio!
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Il dopo BTeV: quale Fisica?
• Dopo lunghe e sofferte elucubrazioni, alla fine
abbiamo convenuto in modo pressoche’
unanime che i nostri interessi si rivolgono
verso la fisica ad alto pt ad LHC
– Fisica di frontiera, centrale per la ricerca diretta e
sistematica di nuova fisica
– Peccato che non si possa affiancare a tale
programma il suo miglior complemento, BTeV
• Ma questa oramai e’ acqua passata!
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Quale esperimento?
• Esplicitamente: ATLAS o CMS?
• Non troviamo forti argomenti che ci facciano
preferire a priori l’uno all’altro
– O meglio, nella nostra seppur limitata visione, i
due esperimenti grosso modo si equivalgono
– Oltretutto, pensiamo sia ancora presto per poter
stabilire la reale performance dei due apparati
• Siamo convinti che la vera guerra sia ancora da
combattere
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Cosa ci si offre?
• Se sulla carta I due esperimenti sostanzialmente si
equivalgono, ben diverse sono le possibilita’
d’inserimento e le prospettive offerte dai due
esperimenti ad un gruppo come il nostro
• In particolare, gli spazi che ci vengono offerti da
CMS per un inserimento sui Forward Pixel sono ampi
e ci consentirebbero di sfruttare appieno le
competenze acquisite dal nostro gruppo durante la
fase di R&D dei pixel di BTeV
– E anche di piu’, come vedremo
• Il nostro contributo diventerebbe addirittura cruciale
per accelerare il processo di costruzione del rivelatore
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I Forward Pixel di CMS
• Il progetto Forward Pixel di CMS e’ in ritardo e
necessita di nuove persone con specifiche
competenze nel settore
– Il progetto sta entrando solo ora nella fase di preproduzione
• Si stanno acquistando I sensori proprio adesso
– Prima di passare alla produzione e’ necessario qualificare la
performance dei rivelatori sotto radiazione
• Intenso programma di test-beam prima e dopo l’irraggiamento
– Le procedure e gli apparati di test dei rivelatori nei vari step
di assemblaggio devono essere ancora ottimizzati e
richiedono nuovo manpower
• Per noi, c’e’ solo l’imbarazzo della scelta!
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Cosa fare in CMS?
• In questa fase preliminare, ci limiteremmo ad
assumerci la responabilita’ del test-beam
– L’attuale setup di CMS necessita di un drastico upgrade
• I rate di acquisizione sono limitati a poche decine di Hz dal sistema
di lettura del telescopio a micro-strip; le piu’ semplici misure
richiedono tempi geologici.
– Utilizzando il telescopio a pixel di BTeV ed il relativo
DAQ da noi sviluppato si aumenterebbe il rate di
acquisizione di almeno un fattore 100
• Si tratterebbe di integrare nel sistema gia’ esistente la lettura dei
pixel CMS
– Il nostro software e’ stato concepito per leggere rivelatori diversi
– Abbiamo gia’ presentato alla collaborazione un progetto
d’integrazione
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Vantaggi in CMS
• Riusciremmo in tal modo a
– Riutilizzare buona parte del lavoro fatto per BTeV sia in
termini di software che di hardware
– Dare una prospettiva ed una continuita’ alle attivita’ portate
avanti dai nostri giovani per lo R&D di BTeV
• Il loro entusiasmo si riaccenderebbe
• E del loro talento ne gioverebbe anche CMS
– Ed, in ultima analisi, anche per CMS-Italia sarebbe
strategico estendere la propria attivita’ ai pixel
• Rivelatore cruciale per svariati item di fisica
• Vediamo la luce in fondo al tunnel!
– Tutte le tessere si risistemano in un mosaico che appare di
nuovo armonico.
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E poi ?
• Questo coinvolgimento nei Forward Pixel e’ da noi visto come
una sorta di “short-term commitment” che ci consentirebbe di
entrare nella collaborazione da subito per poi decidere, una
volta capiti gli assetti interni, quali “long-term commitment”
assumerci.
– Sarebbe insano prendere ulteriori decisioni ora al buio!
– Si tratta di decisioni molto importanti con implicazioni decennali!
• possibile coinvolgimento negli sviluppi di software per l’utilizzo degli
strumenti di GRID
• e, alla fine, nostro inserimento nell’attivita’ preparatoria per l’analisi fisica
finale
• Intendiamo pertanto partire al piu’ presto con l’attivita’
proposta sui pixel, che sappiamo come portare avanti e che
necessita sin d’ora del nostro contributo.
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Il Rivelatore a Pixel di CMS
Barrel: 2 strati (3?)
40 M pixel
Forward: 4 dischi
(6?) 18 M pixel
Pixel size:
150  m150 
m
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Forward Pixel Model
Plaquet
te:sens
or,
ROC,
HDI
Halfdisk : 12
blades
Service
halfcylinder
Blade:
2 panels
Pig-tail
Adapter
board
Extensi
on cable
Port
card
O-fibers
Power &
cooling
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Forward Pixel Components
Plaquette (700, 5 types)
Sensors
Detector Unit (700)
Bump bonded
ROC
VHDI
(4,500)
(700, 7)
Panels, (200,4)
P-4
TBM
Blade, (100)
P-3
½ -Disk (8, 2 types)
HDI (4 types)
Cooling channels, (100, 4)
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Riutilizzo del Telescopio di BTeV
• Molteplici vantaggi
– Sistema gia’ su fascio
– Permette risoluzioni sul rivelatore sotto test di ~3m in X
– Utilizza un hardware di lettura estremamente duttile basato
su FPGA che possono essere facilmente riconfigurate per
leggere qualunque tipo di device
– Permette rate d’acquisizione estremamente elevati
• L’unico limite e’ quello costituito dal bus PCI
– Il DAQ e’ stato completamente sviluppato da noi con
relativi programmi di monitor & control
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Caratteristiche del DAQ
• Usa il protocollo PCI
– basso costo, facile portabilità, elevati rate
• È progettato per ospitare diversi rivelatori nello stesso stream
di lettura
– si sfruttano le proprietà di un design object oriented in C++
– Questa caratteristica è essenziale per semplificare l’integrazione del
rivelatore a pixel di CMS nel telescopio di BTeV
• È semplice inserire diversi algoritmi di event-building on-line
per gestire diversi modelli di sparsificazione dei dati
• Il monitor avviene via rete
– gli istogrammi vengono serviti ai clients via socket di rete
– ogni istituto può monitorare il run senza aggravio sulla CPU del DAQ
• Il sistema è predisposto per l’uso come DAQ ad un test-beam
ma anche come stazione di caratterizzazione rivelatori (teststand)
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The telescope setup
13 slots available to lodge detectors
• 10 for the telescope
• 3 to lodge detectors under test
Plane 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Beam
Orientation
iz
Y X
X
X
X
X Y
1
3
4
5
6
2
7
X reference planes
Y reference planes
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The telescope setup
Cooling
System
Upstream
Telescope
Planes
Test Plane
Downstream
Telescope
Planes
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Programma
• Il nostro goal immediato sarebbe quello di riuscire a
preparare il nuovo setup entro Giugno, per poi
installarlo e provarlo su fascio in Luglio
• La configurazione finale del setup corredata di
opportuni progammi di monitor dovrebbe essere
pronta per la campagna di test prevista per fine anno.
• Difficile andar oltre con precise previsioni di
programma in quanto l’intero programma d’attivita’
sui Forward Pixel si sta proprio risstrutturando in
questi giorni
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Richieste
• Chiediamo pertanto che sia approvata la nostra
partecipazione a CMS con questo programma
iniziale.
• Se cosi’ sara’, vorremmo discutere al piu’
presto con I referee le nostre richieste
finanziarie per far fronte agli impegni piu’
immediati
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Il gruppo interessato
• Il gruppo ex-BTeV di Milano
– D’Angelo Pasquale, DiNardo Mauro, Erba
Simona, Magni Stefano, Malvezzi Sandra,
Menasce Dario, Moroni Luigi, Pedrini Daniele,
Rovere Marco, Sala Silvano
– 10 persone, 8 ricercatori + 2 tecnologi, per un
totale di 9.1 FTE
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La nostra recente storia
• Proposto e partecipato ad E687 ed alla sua
continuazione FOCUS (E831)
– Fotoproduzione di charm
– Progettato e realizzato l’intero rivelatore di vertice a microstrip
– Fondamentale contributo allo sviluppo dell’infrastruttra
software generale dell’esperimento e ai programmi di
ricostruzione e d’analisi
• Tra l’altro, primo esperimento completamente controllato via WEB
– Siamo stati autori di circa un quarto degli articoli di fisica
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