1 Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Marco Zanetti CERN Commissioning di CMS con i cosmici.

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1 1 Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Marco Zanetti CERN Commissioning di CMS con i cosmici

2 2 Sommario Run di cosmici: operazioni in linea Studi con gli eventi di cosmici: integrazione, collaudo dei sottosistemi, calibrazione e allineamento dei sottorivalatori NB: Nessuna menzione ai tentativi di misure di fisica (muon charge ratio, moon shadow, etc) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

3 3 CMS detector silicon tracker silicon pixels Drift Tubes+RPC CSC+RPC Forward HCAL&ECAL solenoid Barrel HCAL&ECAL Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

4 4 CMS chiuso e pronto per il fascio (3 Settembre 2008, 20.30) -Tutti i rivelatori a parte il preschower installati e in operazione - Solenoide spento - Trigger e DAQ a 50 kHz Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

5 5 Prese dati di cosmici Regolari campagne di presa dati a partire dalla primavera 2007, includendo le compenti man mano che venivano installate o messe in produzione Scopo principale e’ l’integrazione ed il collaudo dei sottosistemi e della collaborazione  Scoprire i problemi prima che 1h di presa dati costi ~10 kCHF Piu’ in dettaglio:  Verifica, sincronizzazione e commissioning del trigger  Verifica e stress-test del read out e del DAQ  Raccogliere dati per collaudo, calibrazione e allineamento dei rivelatori  Imparare a runnare l’esperimento, allenare il maggior numero di persone possibile, riconoscere chi e’ che sa risolvere i problemi  Capire quanto la prese dati sono stabili e quanto siamo efficienti

6 6 Trigger Segnale di trigger dai rivelatori a muoni (DT, RPC e CSC) e dai calorimetri Procedura di sincronizzazione tra sottorivelatori ben stabilita e rapida Sincronizzazione con clock interno e della macchina  Anche effetti fini tipo shift della fase del clock per seguire la ramp rate della macchina Operazioni durante gli orbit e beam gap collaudate  Trigger di calibrazione (“test enables”) assieme a trigger per particelle pesanti metastabili negli abort gap (prima misura di fondo per ricerca di nuova fisica) Studi estensivi delle performance dei trigger regionali e globali (vedi dopo)

7 7 DAQ/HLT e data operations Tutti i sottosistemi letti stabilmente a >50 kHz HLT, design del trigger a 2 livelli scelta vincente:  Menu per la fisica integrato con menu di servizio  Interazione con L1 trigger ben consolidata  Stress test ad alta frequenza regolari Banda in scrittura > 600 MB/sec con ¼ del sistema finale Workflow per la gestione dei dati tra sito sperimentale, Tier 0 e Tier regionali ben stabilito:  Stream di fisica, calibratione e “express”  “Primary datasets” prodotti al CERN e distribuiti nel mondo  Skim di fisica (es: “super-pointing muons”) prodotti nei Tier1 e resi disponibili agli utenti HLT scaling

8 8 P5-T0 data workflow HLT scaling Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

9 9 Statistica integrata (2008) tracker in Final CMS configuration LHC beam ~3.5x10 8 eventi Novembre 2008

10 10 Evento di muone cosmico Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

11 11 Analisi e risultati con i cosmici (highlights) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Trigger Sottorivelatori Campo Magnetico Allineamento Ricostruzione

12 12 Trigger Anche se non in fase con il clock, i cosmici sono un utilissimo strumento per studiare/debuggare il trigger Le principali aree di studio per tutti i sottosistemi sono:  Confronto dati-emulatore  Confronto candidati di trigger e ricostruzione  Rates  Efficienze Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

13 13 Trigger: data vs emulator Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH HCAL Primitives Candidati EM nonIso HF rings - Data - emulator Before synch After synch

14 14 Trigger: rates Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

15 15 Trigger: efficienze (1) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

16 16 Trigger: efficienze (2) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

17 17 Trigger: eventi doppi Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Dovuti alla topologia dei cosmici e alla loro asincronia <0.02% con LUT chiuse Frazione minuscola che sopravvive alla ricostruzione Non un problema per muoni da collisioni

18 18 Rivelatori: Tracciatore Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Pixels - Data - Monte Carlo SiStrip

19 19 Rivelatori: ECAL Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Muon stopping power dE/  x~  E/  x. P  dal tracker,  E dal supercluster,  x lunghezza della traccia in Ecal Regione a basso momento: tutta energia contenuta nel calorimetro (usata per verificare intercalibrazione) Regione ad alto momento: correzioni MC applicate per descrivere non contenimento Scala assoluta e intercalibrazione regionale validate per lo startup con precisione del O(1%)

20 20 Rivelatori: HCAL Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Intercalibrazione HB+/HB- a livello del 5% Una efficace messa in tempo del segnale aiuta molto la soppressione di fondi fuori tempo come rumore HPD, cosmici, beam halo. Risoluzione dell’ordine di ~1ns sembra raggiungibile

21 21 Rivelatori: Drift Tubes Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Risoluzione prima e dopo correzione piedistallo temporale

22 22 Rivelatori: RPC Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

23 23 Campo Magnetico Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH 3 regioni in CMS: tracker, tracker-to-muon, spettrometro Manget Test and Field Mapping in 2006: misure all’interno del solenoide. Ricostruzione dei muoni (e stima del momento) basata su modellizzazione del campo nel volume di CMS (TOSCA) Mai prima dello scorso Novembre “misure” del campo nel ferro dello spettrometro Grosse sorprese..

24 24 Sovrastima Campo Magnetico: 20%?? Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH SpettrometroTracciatore

25 25 Sovrastima Campo Magnetico: 20%?? Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Effetto osservato in molte altre osservabili (residui, velocita’ di deriva nel gas, etc)

26 26 Flusso di B in YB0 vs r Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Soluzione: estendere volume su cui TOSCA integra il campo da 13 m a 30 m (condizioni al contorno) Meno campo catturato nel giogo del magnete

27 27 Nuovo Modellizzazione Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Attualmente risultati al 10%. Possibilita’ di arrivare a qualche % includendo effetti fini (camini di servizio, etc.)

28 28 Allineamento: Tracciatore Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Goal: determinare correzzioni (6D) per 16588 moduli al meglio di 10  m 4 M eventi con tracce nel tracciatore (3% Pixel Barrel, 1.5% endcap) Si ottimizzano i residui delle traccie minimizzando    Metodi: Local iterative (HIP) e Global Millepede (MP). Alla fine merging dei risultati Si guarda poi alla distribuzione delle mediane dei residui (DMR)

29 29 Allineamento: Tracciatore (2) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

30 30 Allineamento: Tracciatore (3) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Progressi notevoli al crescere della stastica accumulata Raggiunto e superato lo scenario previsto con 10/pb di dati di collissioni Ancora spazio per miglioramenti, es. endcap dei pixel. Bisogno di ulteriore statistica Esercizio da ripetere prima e durante le collisioni

31 31 Algoritmi di ricostruzione Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH Muoni (con trigger dedicati a la LHC):  Efficienza di algoritmi per eventi di LHC  Rate di cosmici come fondo a LHC  Isolamento nei calorimetri MET, influenza del rumore di HCAL:  HPD produce MET>100 GeV @ 4 Hz  Timing del segnale riduce fattore 30  Guardando a rapporto EM/Had rate<10 -3 Hz

32 32 Conclusioni CMS e’ da piu’ di un anno in presa dati. Esperimento maturo dal punto di vista delle operazioni in linea E’ stata accumulata una notevole statistica di eventi di raggi cosmici di grande qualita’ La collaborazione si e’ trovata pronta ed ha utilizzato al meglio questi dati per mettere a punto il rivelatore e scoprire i problemi prima delle collissioni Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

33 33 Backup Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

34 34 Les Rencontres de Physique de la Vallee d'Aoste, La Thuile 5 March 2008 - Marco Zanetti CERN PH Endcap disk deformation

35 Laser: check of system stability * EB: 0.3‰ in stable running (~50% / 600hours, 95% crystals) * EE: 0.9‰ on 80% crystals (less stable running) - preliminary * PN diodes missing (≠ systematics?) 35 99.6% channels with RMS<1‰ 99.9% channels with RMS<2‰ 95% of EB channels considered Laser: EB Mean = 0.3 ‰ RMS = 0.2 ‰ Temperature: EB Mean = 0.009 °C RMS(%) Temperatures stability: * EB within 0.01°C, * EE (preliminary) within 0.05°C individual channel RMS (°C) impact on response stability less than 1‰ in EB and EE J.Malcles et al. R.Arcidiacono & M.Marone Stabilita’ di ECAL

36 36 Linee di campo (old) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH

37 37 Linee di campo (new) Commissioning di CMS con i cosmici, Padova 19 Maggio 2009 - Marco Zanetti CERN PH