Muoni cosmici: alcuni risultati
preliminari per il rivelatore TOF
A. De Caro
per il Gruppo ALICE-TOF
(Università di Salerno –
INFN)
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
Stato attuale del rivelatore TOF
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
24 Aprile 2008: completata l’installazione del TOF
Vista di alcuni dei SM
Vista di alcuni SM
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
3
Primi run di presa dati
con m cosmici
Palau, 30 Settembre 2008
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Configurazione del TOF durante il Global Run I
Palau, 30 Settembre 2008
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5
Configurazione del TOF durante il Global Run II
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
6
Geometria puntante per le strip del TOF
Palau, 30 Settembre 2008
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7
Simulazione cascata di m cosmici
Palau, 30 Settembre 2008
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
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8
Simulazione di un m cosmico attraverso il TOF
Palau, 30 Settembre 2008
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
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A. De Caro
9
Muone triggered da ACORDE
Palau, 30 Settembre 2008
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10
Muone cosmico reale attraverso il TOF
Palau, 30 Settembre 2008
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
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11
Primi studi su dati acquisiti con il trigger di ACORDE
 Su questi primi dati sono stati condotti


studi di efficienza di rivelazione, da parte di R. Preghenella (di cui
non parlerò in questa occasione);
studi di risoluzione temporale, da parte di P. Pagano (di cui parlerò
di qui a qualche trasparenza).
 Frutto dell’ analisi di questi primi dati è stato anche lo sviluppo di
un nuovo algoritmo di clustering per il rivelatore TOF.
Implementato e messo a punto da D. De Gruttola su eventi da
muoni cosmici (ovvero a bassa molteplicità), tale algoritmo è
successivamente diventato la versione V1 di clustering per il TOF
all’interno del framework AliROOT.
Tale classe dev’essere comunque aggiornata in funzione del
valore di molteplicità dell’evento, in particolare per eventi di
collisione Pb-Pb.
In questa occasione vi descriverò brevemente questo algoritmo.
Palau, 30 Settembre 2008
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12
Studi di risoluzione temporale
Palau, 30 Settembre 2008
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Distribuzione degli scarti dal valor medio
730 ps
Tempo misurato – Tempo medio in ns
Palau, 30 Settembre 2008
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
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A. De Caro
14
Tempo vs X,Y,Z dei cluster
tempi [ns]
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
tempi [ns]
tempi [ns]
Y [cm]
X
[cm]
500 ps
Z [cm]
Palau, 30 Settembre 2008
Tempo_atteso – Tempo_misurato in ns
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15
Nuovo algoritmo di clustering
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
Multi-hit associati al passaggio di un’unica particella
 Per la caratteristica configurazione
geometrica di una strip di MRPC (elemento
base del rivelatore TOF di ALICE) esiste una
probabilità non nulla di avere più misure di
tempo (multi-hit, appunto) associati al
passaggio di una sola particella carica
attraverso il volume sensibile del rivelatore.
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
17
Multi hit del TOF associati alla stessa particella
con segnale
senza segnale
D. De Gruttola, Seminario di Dottorato in Fisica, Salerno 9 Maggio 2008
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
18
Multi-hit associati al passaggio di un’unica particella
 Possiamo trarre beneficio nei casi di multi-hit, in termini di risoluzione
spaziale (come vedremo subito) e di risoluzione temporale (com’è noto
dai risultati dell’analisi dati al test beam).
 Per la sua tesi di dottorato, D. De Gruttola, prendendo in esame i dati
raccolti durante i primi run con i raggi cosmici (02-03/08), ha
implementato un algoritmo in grado di

associare insieme le misure di tempo lette da pad prossimi vicini sulla stessa
strip a formare un cluster.
 Successivamente tale algoritmo è stato ottimizzato per un corretto
funzionamento in generici eventi di collisione a bassa molteplicità:

un cluster del TOF è un insieme di misure di tempo simili (nell’ambito della
risoluzione temporale intrinseca del rivelatore) lette da pad prossimi vicini
sulla stessa strip.
 Tale algoritmo costituisce la versione V1 di clustering per il TOF,
testato e ottimizzato per eventi a bassa molteplicità.
 Ulteriori aggiornamenti occorreranno per un suo migliore
funzionamento (rispetto al corrente) in eventi ad alta molteplicità.
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
19
Cluster del TOF: versione standard
Risoluzione spaziale del cluster
2.5cm

x 
2
Densità di probabilità uniforme
su tutta la superficie di un pad
-buona approssimazione-
Palau, 30 Settembre 2008
2
12
  x  0.7cm
3.5cm

2
z 
  z 1.0cm
12
2
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
20
Cluster del TOF: nuova versione
Posizione del cluster
q x
x


 x 
, x 
N
q
q z
z


 z 
, z 
N
q
i i
i
q *x
x


 x 
, x 
N
q

i i
i i
i i
i i
i
i i
i i
 z  zcentre
 x  x centre
q z
z


 z  
, z 
N
q
i
i i
i i
Palau, 30 Settembre 2008
i i
i i
i i

i
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
 x  x centre
 z  zcentre
A. De Caro
21
Cluster del TOF: nuova versione
Risoluzione spaziale del cluster
x 
 q ,
1
i
x

 (x   x )
x 
i
i
N
i
1
 z   , z 
iq
i
2
 (z   z )
i
Palau, 30 Settembre 2008
i
x 
i
i
N
i
 x  0.7cm
1
 z   , z 
iq
i

1
2
 z 1.0cm
2
i
N
 q ,
 (x   x )
 (z   z )
i
2
i
N
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
 x  0.7cm
 z  1.0cm
A. De Caro
22
Confronto tra i due algoritmi di
clustering
In blu: std TOF cluster
In rosso: nuovi TOF cluster
In verde: TOF pad interessati da segnale
In giallo: fit degli std TOF cluster
In viola: fit dei nuovi TOF cluster
TOF strip usati come rivelatori traccianti
D. De Gruttola, Seminario di Dottorato in Fisica, Salerno 9 Maggio 2008
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
23
Confronto tra i due algoritmi di clustering: particolare
In blu: std TOF cluster
In rosso: nuovi TOF cluster
In verde: TOF pad interessati da segnale
In giallo: fit degli std TOF cluster
In viola: fit dei nuovi TOF cluster
Dettaglio sul pad interessato da segnale,
sulla settima strip, quella in test.
La traccia in viola attraversa il pad dell’ultima strip
mentre quella in giallo no.
La distanza minima di avvicinamento della traccia
al centro del pad è stato
il nostro parametro d’ordine.
Il parametro d’ordine assume valore minore
nel caso di fit dei TOF cluster.
D. De Gruttola, Seminario di Dottorato in Fisica, Salerno 9 Maggio 2008
Palau, 30 Settembre 2008
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24
Analisi di alcuni dati raccolti
durante gli scorsi mesi estivi
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
Configurazione del TOF durante la prima parte
del Global Run III
Palau, 30 Settembre 2008
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26
Trigger del TOF, tipo back-to-back
Palau, 30 Settembre 2008
E. Scapparone, Physics Forum, Ginevra 2 Luglio 2008
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27
Trigger del TOF, tipo TOFforTRD
Palau, 30 Settembre 2008
E. Scapparone, Physics Forum, Ginevra 2 Luglio 2008
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28
Trigger del TOF, tipo TOFforHMPID
Palau, 30 Settembre 2008
E. Scapparone, Physics Forum, Ginevra 2 Luglio 2008
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A. De Caro
29
Descrizione analisi
 In particolare vi descriverò alcuni risultati
dell’analisi fatta sui seguenti run:

37562:
campo magnetico nullo;
 trigger di tipo TOFforTRD;
 rivelatori nella partizione: TPC, TRD, TOF;


45486:
campo magnetico acceso;
 trigger di tipo TOFforTRD;
 rivelatori nella partizione: TPC, TOF, HMPID, SPD,
SDD.

Palau, 30 Settembre 2008
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30
Run 37562: ricerca del segnale di trigger
t1
t2
(t2-t1)-d21/c [ns]
Grazie a R. Preghenella
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
31
Problema del noise
 Durante i run di noise, qualcosa viene scritto
nel OCDB del TOF.
 Durante la ricostruzione questo qualcosa viene
letto.
Perché il noise ‘sopravvive’ allora?
 Stiamo indagando sul tipo di mappa che viene
scritta nel OCDB e sulla catena software di
lettura di tale mappa durante la ricostruzione
degli eventi.
 Nel frattempo R. Preghenella ha prodotto
‘offline’ una mappa di canali rumorosi: un
canale è dichiarato tale se ha un rate di
acquisizione superiore ad 1kHz.
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
32
Equalizzazione delle misure di tempo (1)
 Le misure di tempo non sono equalizzate,
calibrate per ritardi dovuti ai cavi-segnale.
 Finora tale correzione è stata fatta ‘a mano’
con l’ausilio di una classe di mapping per tali
cavi-segnale.
 Con la nuova release di AliROOT, tale
correzione verrà fatta in fase di
ricostruzione; tali ritardi saranno inseriti nel
OCDB e costituiranno il livello zero per i
parametri di ritardo nell’ambito della
calibrazione.
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
33
Equalizzazione delle misure di tempo (2)
 In fase di analisi, R.Preghenella e A.
Silenzi hanno misurato valori di bunch
crossing non equalizzati nei diversi crate
di acquisizione dati.
 Nella nuova release di AliROOT tale
procedura di equalizzazione viene
effettuata in fase di lettura dei raw data.
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
34
Parametri di ricostruzione
 Il file di definizione dei parametri di ricostruzione per il
TOF presente nel OCDB contiene valori scelti per eventi ad
alta molteplicità.
 In particolare, il valore di taglio per la componente z della
distanza minima di avvicinamento di una traccia ricostruita
ad un pad interessato da segnale (sia distance_approach) è
troppo piccola, solo 3cm.
 Mentre il suo valore in eventi a bassa molteplicità è pari a
10cm. Ricordiamo che il rivelatore non è allineato.
Questo può causare la mancata associazione di un segnale
del TOF ad una traccia ricostruita.
 Adesso tale file è stato corretto.
 Il valore di taglio per la variabile distance_approach è stato
fissato a 10cm (caso di eventi a bassa molteplicità).
Palau, 30 Settembre 2008
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35
Pass3 di ricostruzione per il run 37562
 Con i seguenti nuovi ingredienti:



la mappa di canali rumorosi prodotta come detto,
i parametri di ricostruzione giusti,
le mappe di equalizzazione dei tempi appena
descritti,
sul cluster di Salerno è stato lanciato un nuovo
passo di ricostruzione per tale run: sia pass3.
 Nel seguito, è mostrato un confronto tra i
risultati ottenuti con i due passi di ricostruzione.
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
36
Run 37562, evento 108: risultati del pass2
6
5
4
3
2
Vista prospettica
1
7
8
0
9
17
10
16
11
12
13
14
15
Vista ortogonale xOy
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
37
Run 37562, evento 108: risultati del pass3
6
5
4
3
2
1
7
8
0
9
Vista prospettica
17
10
16
11
15
12 13 14
Vista ortogonale xOy
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
38
Run 37562: risultati per il pass3 di ricostruzione
 Questo run consiste di 573 file. 559 sono stati correttamente
ricostruiti senza errori.
 In tali file abbiamo 63096 eventi ricostruiti.
 Ricordiamo che in tale run il trigger è di tipo TOFforTRD.
 Ci sono 10713 eventi per cui le seguenti condizioni sono
soddisfatte:
1.
2.
il numero di misure di tempo per evento è nell’intervallo [2,10]
|Dt – Dr/c| < 10ns
Tra questi, sono stati trovati 603 eventi in cui almeno una traccia
ricostruita è associata ad una misura di tempo e la traccia
ricostruita è nell’accettanza geometrica del trigger del TOF (v.
trasparenza successiva).
 Tali eventi contengono 1077 tracce ricostruite nell’accettanza del
trigger con almeno un segnale di TOF associato.
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
39
Tracce ricostruite nell’accettanza del trigger
0cm<y0<65cm
10°<f<30°
-65cm<y0<0cm
10°<f<30°
-65cm<y0<0cm
150°<f<180°
0cm<y0<65cm
150°<f<180°
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
40
5
4
3
2
6
1
7
8
0
9
17
10
16
11
15
12
Palau, 30 Settembre 2008
13
14
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
41
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
42
Pass3 di ricostruzione per il run 45486
 In maniera analoga a quanto fatto per il run
35762, con l’aggiunta di un’ulteriore passo
di equalizzazione delle misure dei tempi, è
stato eseguito anche un nuovo passo di
ricostruzione (pass3) per tale run.
 Nel seguito alcuni risultati relativi al pass3 di
ricostruzione per tale run.
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
43
B = - |B| k
t1
Muon direction
t2
t1<t2
mPalau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
44
m-
B = - |B| k
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
45
m-
B = - |B| k
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
46
Determinazione dei primi offset
di allineamento per il TOF
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
Offset trovati al pass3 di ricostruzione(1)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
48
Offset trovati al pass3 di ricostruzione(2)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
49
Pass4 di ricostruzione per il run 37562
 Gli offset misurati lungo la direzione dei
fasci, sono stati utilizzati per allineare i SM
del TOF 0, 1, 7, 8, 9, 10, 16 and 17.
 Con tale nuova geometria, è stato eseguito
un ulteriore passo di ricostruzione, sia pass4.
 Nelle trasparenze successive sono mostrati i
risultati prodotti al pass4 di ricostruzione.
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
50
Offset trovati al pass4 di ricostruzione (1)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
51
Offset trovati al pass4 di ricostruzione (2)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
52
Offset trovati al pass4 di ricostruzione (1)
Run 45486
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
53
Offset trovati al pass4 di ricostruzione (2)
Run 45486
Palau, 30 Settembre 2008
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Fine
Palau, 30 Settembre 2008
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Backup
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
Supermoduli del TOF attivi per la presa dati in corso
SM Baby frame Back frame
Right Left Right Left
0
0
1
2
1
4
5
2
3
4
5
21
22
23
6
7
30
31
8
32
33
34
9
36
37
38
39
10 40
43
11
12
13 52
53
54
14
58
59
15
61
16
17 68
69
70
71
Palau, 30 Settembre 2008
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57
Distribuzione degli scarti dal valore atteso
tempi [ns]
Numero di strip
530 ps
Tempo_atteso – Tempo_misurato in ns
Palau, 30 Settembre 2008
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
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58
Tempo vs X,Y,Z
tempi [ns]
P. Pagano, Congresso SIF 2008, Genova 25 Settembre
2008
tempi [ns]
tempi [ns]
Y [cm]
X
[cm]
530 ps
Z [cm]
Palau, 30 Settembre 2008
Tempo_atteso – Tempo_misurato in ns
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
59
Pre-trigger del TOF al TRD, tipo TRDbyTOF
Palau, 30 Settembre 2008
E. Scapparone, Physics Forum, Ginevra 2 Luglio 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
60
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
61
Visualizzazione della variabile distance-approach
r -z view
TOF strip
pad con segnale
r=370 cm
distance-approach
tracce ricostruite
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
62
Run 37562, evento 108
Associazione tra traccia ricostruita e misura di tempo
Segnale del TOF associato e non
alla corrispondente traccia ricostruita
pass2/pass3 di ricostruzione
Segnale del TOF associato alla
corrispondente traccia ricostruita
con pass2 e pass3 di ricostruzione
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
63
5
4
3
2
6
1
7
8
0
9
17
10
16
11
15
12
Palau, 30 Settembre 2008
13
14
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
64
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
65
m
+
B = - |B| k
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
66
m
+
B = - |B| k
Palau, 30 Settembre 2008
IV Convegno Nazionale sulla Fisica di ALICE
A. De Caro
67
Offset vs numero di modulo (1)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
68
Offset vs numero di modulo (2)
Run 37562
Palau, 30 Settembre 2008
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A. De Caro
69