ATLAS-Pisa, TileCal
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Stato dell’installazione e commissioning
Test Beam
Attivita’ di laboratorio, tests
Analisi
Roma 18/5/2004
V.Cavasinni
TileCal Preassemby in Bld 185
September 2003
Roma 18/5/2004
V.Cavasinni
Main steps of Tile ½ cylinder assembly (8 weeks)
1 March: 8 modules+cradle lowering
24 March: 18 modules + saddles
31 March: Cradle Extraction, sadles on rails 26 April: 1/2 cylinder assembled (30mod)
Roma 18/5/2004
V.Cavasinni
Installazione
Jul 03
Sept 04
Nov 03
Jan 04
Mar 04
Apr 04
-Oggi: assemblato in UX15 1/2 barrel (in schedula) (aspettiamo l’installazione del Larg)
-Maggio-Agosto: istallazione parziale dei servizi nel pit + pre-assemblaggio EBA inferiore
(24 modules) +LAR dummy load (bld 185) + 1 modulo del barrel+1 EB (strumentazione ottica)
-meta’ sett-fine ottobre (~6settimane): Assemblaggio top 1/2 del barrel dopo l’istallazione
del criostato del LAr
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Stato della produzione dell’elettronica di tilecal:
-I drawers sono stati inseriti nel 80% dei moduli del barrel => tutti i moduli
sono equipaggiati con i drawers prima dell’istallazione nel pit.
F.Martin
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Test Beam congiunto dei vari rivelatori
Pixel+SCT, TRT, Lar, TileCal, MDT+RPC
I nostri impegni sono su:
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Monitoring (Chiara, Paolo, Andrea)
Timing (Iacopo)
Studio dei m in TileCal (Giulio)
Simulazione del CTB (Anna)
Analisi dati (tutti)
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Test Beam setup: calorimetry
3 moduli
del barrel
di Tilecal
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Test beam start
Combined Test Beam Schedule
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Tile Barrel->Ux15
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Monitor al CTB (1)
Contributi da

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

Chiara Roda (Coordinatrice)– INFN Pisa - Tile
Paolo Adragna - Pisa - Tile
Andrea Dotti – Pisa – Tile
Roberto Ferrari – Pavia - MDT
Wainer Vandelli – Pavia - MDT
Federico Zema – Cosenza - MDT
Dimitri Dedovitch – Dubna
Igor Boyko – Dubna
Kiril Nikolaev – Dubna
Mihai Caprini – CERN – Online SW
Sergei Kolos – CERN – Online SW
Questo monitor si propone come monitor finale OnLine di ATLAS
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ROD
EMS
LVL1
EMS
ROS
LVL2
EMS
SFI
Event Monitoring
Monitor at CTB (2)
Event Filter
Event
Filter
Athena
Event
Filter
Athena
Athena
SF0
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•Attivita’:
•Setup e preparazione del monitor
• Upgrade
• Expert online
Commands to
MPs
MP
MP
OHistogram
Service
MP
MP
Operational
monitoring
display
(trigger
rates,...)
Gatherer
Info
Provider
Information
Service
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Principio del readout
Set Phase of clk wrt pulses
ReadOutDriver
16 Digitizer
Digitizer
BC
BCR TTC
L1A
6 PMT
40.08 MH
• L1ID
• BCID
8 ½ wedges
48 pmt each
BC
Opt.
BCR TTC
L1A
Event Fragment
Tile wedge
To LVL2
•Qi
•Ti
•GoFi
.•••
BCID, LV1ID
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Filt.
Temporizzazione dell’esperimento (ATLAS) (Iacopo Vivarelli)
Fondamentale a basso livello. Il funzionamento del LVL1
è sincrono col BC clock.
I BC vengono contati sulla TTCrx fornendo il BCID.
L1A deve poter fare il latch dei samples nel LVL1 buffer.
Assieme vengono assegnati il BCID e il L1ID.
I frammenti vengono associati a formare l’evento
completo solo sulla base di L1ID e BCID.
Il L1ID and BCID sono determinati dai ritardi dei segnali
di L1A e BCR: il conteggio dei BC è azzerato dal BCR. Il
L1A “congela” il BCID per l’evento.
Set sbagliato dei ritardi  Dati da eventi diversi!!
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V.Cavasinni
Una strategia per temporizzare TileCal (1)
1.
Dobbiamo temporizzare tutti i segnali dei PMT meglio di 2 ns. Cosi possiamo applicare un
Optimal Filter ai samples per ricavare Q, T del segnale, separare eventuali eventi
sovrapposti, effettuare una zero suppression etc.
2.
Dovremmo aspettare LHC con i fasci collidenti, (oppure i fasci a 25 ns del TB).
3.
Possiamo usare test pulses per il setting dei ritardi dei segnali nel sistema TTC :Dskew
fine per il BC clock(equalizzazione della fase relativa dei segnali), Dskew coarse per L1A e
BCR)(Iacopo).
4.
Lo strumento e’ il sistema di calibrazione con il laser. Possiamo inviare impulsi di luce
veloci contemporaneamente a tutti i PMT. (L’idea iniziale era di monitorare la linearita’ dei
PMT).
5.
Possiamo usare il laser per determinare il Dskew fine (Iacopo):
-
Si mandano impulsi sui PMT e si calcolano i tempi degli impulsi. Gli impulsi non sono
sincroni col BC(jitter del laser) ma e’ possibile ridefinire i segnali, evento per evento
rispetto a uno stesso PMT e quindi equalizzare le fasi relative.
Roma 18/5/2004
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Una strategia per temporizzare TileCal (2)
-Bisogna avere un algoritmo per misurare i tempi
dei segnali meglio di 1 ns (Iacopo, Nino)
-E’ necessario testare la strategia al test beam con
fasci a 25 ns, per verificare l’ugualianza dei due
metodi.
-Il CTB permettera’ di fare i tests finali con la
configurazione elettronica definitiva.
-Proseguire i test, non appena l’elettronica
necessaria sarà installata nel pit (autunno 2004).
Iacopo e’ responsabile per la messa a punto del
timing e collabora con: CERN, Chicago,
Clermont e Stoccolma.
Roma 18/5/2004
“Real” time treal
Laser timing
- Effettuare sistematicamente la temporizzazione di
tutto Tile durante la fase del commissioning
inizialmente con i raggi cosmici e con le particelle
del beam-halo nei run a fascio singolo.
V.Cavasinni
Phase, depending on the
DSkew2 tph
25 ns timing
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Identificazione dei m con TileCal (Giulio Usai)
m danno una segnatura chiara in TileCal;
• l’idea e’ stata ben studiata con MonteCarli, sviluppando gli
algoritmi che sono gia’ implementati in ATHENA;
(www.pi.infn.it/~usai/muons/tilemuid.html)
•I
A cosa serve? Estende l’identificazione dei m fino a 3 GeV/c:
Es: J/Y-> m m Trigger:
MDT 1 m PT> 6 GeV/c
Tile un secondo m (PT> 3 GeV/c)
E’ importante implementarlo a LVL2 per arricchire particolari
campioni di trigger, per validare, se necessario il trigger standard etc.
I primi risultati del combinato Settembre 2003 sono buoni.
Da fare per il CTB: esportare e integrare questi metodi:
LVL2, EF (TbRecEx);
sfruttare appieno le sue potenzialita’, integrandolo col LVL2 dei m;
nei RODs di Tile.
Un nuovo interessante argomento di analisi e’ lo studio dello
“showering muons”: si puo’ correggere per la perdita di energia a LVL2?
Roma 18/5/2004
V.Cavasinni
Primi risultati con Athena nel CTB di Settembre 2003
TileRec
h=0.35
Efficiency=75%
0
1
2
Energy in TILE(pC)
Mdt tubes
Ntags (TileMuId)
This is a muon EF-filtered run
(MOORE)
More than 20 tubes =good muon
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Ntags
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“Catastrophic” losses in the third radial layer
Use of the innermost MDT station to validate muon, as
Test Beam event
for the soft muons?
E=30GeV
Third radial layer
Cell with large signal
m signal
f
h
E=0.5GeV
Second radial layer
h
f
m signal
First radial layer
E=0.5GeV
f
h
m
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V.Cavasinni
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Conclusioni per CTB
• Responsabilita’ di Pisa per
• Monitor;
• Timing;
• Muon Tag;
Questo ultimo test beam di ATLAS e’ fondamentale per testare questo
lavoro.
• L’impegno del gruppo e’ importante anche nel software di simulazione
e ricostruzione. Questo TB dara’ una risposta alle domande su:
•Calorimetria (Tile+Larg): risposta del sistema con rivelatore ed
elettronica finale a particelle singole in funzione delle energie e
angolo;
•Questo TB sara’ la prova finale per tutti i rivelatori e del TDAQ.
Le premesse sono eccellenti, le schedule sono rispettate, i giovani molto
motivati e vogliosi di partecipare!
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V.Cavasinni
Test di laboratorio
Vogliamo continuare la nostra attivita’ di laboratorio che nel passato
si era concentarta soprattutto nell’OTTICA.
Riteniamo che sia importante per i fisici giovani, per mantenere vivo
l’interesse per l’attivita’ sperimentale e puo’ attirare gli studenti,
almeno quelli che hanno il gusto per il lavoro hardware.
Attivita’ che sono in corso o stanno per partire:
1.
2.
3.
Qualificazione do 150 PMT (spares). Viene fatta con i metodi gia’
usati per la qualificazione di 1500 PMT montati su Tile ed e’
quasi terminata.
Test su un lungo periodo (1-2 anni) dei PMT di Tile (R7880) in
condizioni simili a quelle di LHC.
Continuazione dei tests su fenomeni di invecchiamento di fibre
curvate (come quelle di Tile).
Non sono tests complicati, ma richiedono attenzione e assiduita’.
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Test a lungo termine (1)
Si usa una versione modificata del
test-bench usato per qualificare i PMT
DAQ
Composto da: una light box, una PMT
box and un sistema VME-DAQ.
Light Box
PMT Box
Su tempi di circa 1 anno si misurano:
• Ogni giorno: Dark current e guadagno (V=800,900volts)
• ogni settimana: efficienza quantica e linearita’
La misura e’ automatica: l’operatore interviene una volta alla
settimana per calibrare
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V.Cavasinni
Studi di invecchiamento con fibre curvate
Si monitora con lo stesso
PMT un afibra curvata e
una diritta eccitate con
una stessa sorgente di
luce, in ambiente
controllato
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Analisi
Anna Lupi adesso e’ coordinatrice della simulazione per Tile ed ha dato
un buon impulso a qusta attivita’ a Pisa.
Molte analisi sono in corso, le piu’ importanti:
• Validazione di G4
• Ricostruzione dell’energia dei jets
• Analisi produzione Higgs
• Studi su e/pi, calibrazioni, linearita’, uniformita’,...
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G4 validation (1) Anna, Andrea
Lavori in corso
• Paragonare TB con il MonteCarlo
• Nuovi dati a bassa energia (1-9 GeV) p,p,e,m
●
Detector Specific: Need Noise and Photostatistic
●
e Calibration Constant is OK at all geometries (±1-2%)
●
e resolution is OK for h=-0.65 and ±10% for VLE
●
p resolution is almost OK
●
e/p ratio is OK (±5%) for high energy pions,
●
G4 predicts too long and too compact p showers
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G4 validation (2)
Contributo del noise elettronico e della fotostatistica
alla simulazione, non inclusi in G4
20 GeV electrons
+ noise
+ noise & Ph.
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Analisi di Higgs (SM e MSSM) in stati adronici (Vivarelli)
(VBF) H  bb e bb H/A 4b (rilevante per la misura degli accoppiamenti di Yukawa.)
bb H/A4b
Segnale m(H/A)=500 GeV
fondo(QCD)
preliminare
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V.Cavasinni
bb HA  4 b
preliminare
A 30 fb-1 con Pth1=150 e Pth2=100, S/B=2%, S/B=7.1
Rate a LV1  KHz  0.01 Hz (dopo LV2 con 3 b-tag)
Problema: e’ possibile fare b-tag a LVL2, per mantenere
bassi i tagli sui jets, mantenere alta l’efficienza a masse
basse e fare un’analisi “2 side bands”?
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V.Cavasinni
Calibrazione dei jet (Vivarelli, Roda, Adragna)
Calibrazione dei jet: si assegna
un peso Wi dipendente dal
deposito di energia nella cella ad
ogni sample calorimetrico.
WTile0,WTile1,
WTile2
Ogni peso è parametrizzato
come
bi
wi ( Ei )  ai 
Ei
WHEC1,WHEC
2,WHEC3,WHE
C4
I pesi sono ottenuti minimizzando
la risoluzione:
 wi Ei - EMC 

   
EMC
e 

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2
V.Cavasinni
WEm2,WEm3
WEmB
2,WE
mB3
Risultati preliminari
EM scale
Recalibrated
Linearity
Risultati ancora preliminari mostrano un significativo miglioramento
della linearità e della risoluzione del sistema calorimetrico. I lavori sono
tutt’ora in corso.
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Richieste finanziarie Tilecal
Missioni estere
T.B. (Setting up, monitoring, timing, presa dati, analisi) 11 m.u.
CM Istallazione nel pit, strumentazione ottica di 2 moduli: 5 m.u.
Missioni interne: 5 K euro
Sbocco s.j. 3 K euro
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V.Cavasinni
Aprile-maggio 2007 : solo un fascio nella macchina (la maggior parte del tempo)
 i dati di “fisica” sono i muoni del beam-halo e le interazioni beam-gas.
Aspettati in ATLAS:
-- ~ 105 (108) muonidi beam-halo
-- ~ 106 tracce da
beam-gas
Utili in Tilecal
per il timing
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V.Cavasinni
Quali studi e fisica il primo anno ?
•Comprensione e calibrazione del rivelatore in situ usando campioni di fisica nota
e.g.
- Z  ee, mm
- tt  b bjj
 canali facili da triggerare
•Comprensione della fisica SM a s = 14 TeV  primi check del MC
e.g. - misura della sezione d’urto per e.g. minimum bias, W, Z, tt, QCD jets (al ~ 10-20 %),
caratteristiche generali molteplicita’, spettri pT emass, distribuzioni angolari….
- misura della massa del top (a 5-7 GeV) 
(calibrazione scala dei jet leggeri e dei b: (g,jet),(Z,jet), (W,jet) (Zbb,jet))
• approntare gli strumenti per la scoperta:
-- misura dei fondi alla nuova fisica : e.g. tt e W/Z+ jets (onnipresenti …)
-- osservare campioni di controllo specifici (arricchiti in fondo) per canali individuali:
e.g. ttjj: ttbb e’ il fondo per ttH
•Nuova fisica potenzialmente accessibile il primo anno :
e.g. -- SM Higgs
-- SUSY (squarks, gluinos, Higgs bosons, ….)
-- altri….?
over some
mass ranges
Nota: se mH  120 GeV : la scoperta veloce (Tevatron) dell’ Higgs potrebbe essere difficile
il primo anno
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SM Higgs
Parte la fase della scoperta…
Trigger
calorimetric
per ?
mH > 114.4 GeV
Scoperta “facile”
con H  4
H  gg
mH ~ 115 GeV
total S/ B 4
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2 .2
-1.3
10 fb-1
S
B
ttH  ttbb
130
4300
15
45
2.0
2.2
S/ B
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K - factor 
qqH  qq
( + -had)
~ 10
~ 10
~ 2.7
σ NLO
 2 not included
σ LO