Attività a Perugia e stato dell’esperimento N.Nappi, Catania, 20/9/02.

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1 Attività a Perugia e stato dell’esperimento N.Nappi, Catania, 20/9/02

2 -2- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Sommario zBreve promemoria zAttività a Perugia uTrigger di primo livello yPrimi tests matrice di coincidenza “compensata” ySimulazioni yLinee di sviluppo uStato delle simulazioni M.C. su “inner liner” zStato dell’esperimento uAttività degli altri gruppi uSituazione politica in USA

3 -3- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Breve promemoria zMisura di (B.R. ˜ 3  10  11 ) con ˜ 50 eventi, S/F ˜ 2 a BNL. uCaratteristiche principali: yFascio di K micro-bunched per misura tempo di volo yPreradiatore tracciante + Calorimetro Shashlik ySistema di veto ermetico e di grande efficienza uIter di approvazione all’interno dell’NSF completo yFondi per “initial design” e R&D yIn attesa di finanziamento speciale “MREFC” zDiscussione in gr I settembre 2001 ( Castelgandolfo) uInteressi del gruppo di Perugia ( v. G.Anzivino, maggio 2002): yTrigger di primo livello ( livello 0 ) yStudio dei problemi connessi con code di risoluzione per fotoni a piccoli angoli ( nel quadro degli initial studies )

4 -4- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Torna al sommario

5 -5- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Simulazioni per livello 0 zSimulazione Geant per stime di rate e di efficienze uSimulazione di segnale e fondo con la molteplicità di eventi/microbunch prevista zValutazione di condizioni di trigger semplici uCondizioni sul numero di strisce con segnale in PR + CAL yDepositi di energia in PR+Cal in proiezioni x ed y ma sommati in profondità yConteggio NX, NY con E>20MeV y[(NX>1)+(NY>1)] ·(NX<5) ·(NY<5) ·(0<Nquad<3) uVeto yUsati tutti ad eccezione della cornice del preradiatore e di quelli nella regione a valle

6 -6- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 La “bottom line” zOccorre migliorare l’efficienza e ridurre il rate Efficiencies ( % ) PR OR (12MeV ) Vetos:CUV NUV NBV CBV CPR CEBP CDV PR penetration (2 mod>12MeV) Nx - Ny proj

7 -7- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Aspetti critici del livello 0 ypossibile riduzione di rate di un fattore 4 yPerdite per accidentali Rate deve essere stimato con configurazione realistica, ma ha contributi anche da decadimenti downstream Jitter da fluttuazioni di percorso dei fotoni trascurabile zNX vs Ny non fornisce discriminazione sufficiente uIn particolare: contributo da vertici fuori della regione fiduciale zContromisure possibili: uMiglioramento del pattern recognition per maggiore selettività sulla origine delle tracce uUso di veto downstream 90KHz 24KHz 23KHz 3KHz

8 -8- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Proiezioni x - y (integrate in z) SEGNALE FONDO z Anche (Nx=1, Ny=1) escluse nelle condizioni finali

9 -9- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Linee di sviluppo elettronica trigger zMiglioramento della risoluzione temporale “online” uCompensazione del jitter dovuto alla propagazione della luce negli scintillatori yMatrice di coincidenze x-y delle strisce di scintillatore del preradiatore Prototipo finanziato a maggio yScopo dei test Può essere realizzata in maniera semplice e compatta con PGA ? zPattern recognition usando gli scintillatori del preradiatore per selezionare fotoni provenienti dalla regione di decadimento uCaratterizzazione geometrica degli sciami nel preradiatore mediante simulazione Monte-Carlo uPrime idee ( in grandi linee ) su una architettura globale che permetta di effettuare questa analisi in pipeline

10 -10- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Sviluppo “matrice di coincidenze” x-y zDomande uSi ottiene una accuratezza adeguata (~ 1ns) realizzando i ritardi mediante “buffers” aggiuntivi ? yIncertezze di routing yPredicibilità e riproducibilità del ritardo Possibilità di aggiustamento programmabile ? yStabilità zPrimo prototipo: uMatrice 6 X 6 con ritardo prodotto da un solo “buffer” ySimulazione mediante software di sviluppo uRealizzata su FPGA Actel ( famiglia SX-A) uScheda di test yPrime misure ( acerbe !) dei ritardi di una catena

11 -11- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Schema primo prototipo (R.Cenci) Ritorna a misure

12 -12- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Simulazione “post layout” z  t tra impulso di riferimento ed uscita u 1 entry = 1coincidenza yImpulso di riferimento ritardato di un tempo corrispondente alla sua posizione ( fisso ) uSimulazione con parametri minimi, tipici, massimi zDifferenze dovute al routing entro 1ns zDifferenze dovute alle possibili variazioni dei parametri importante uQuanto tipico è il valore tipico?

13 -13- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Scheda di test

14 -14- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Misura ritardi per una catena z  t tra impulso di riferimento ed uscita, ma con uimpulso di riferimento non ritardato secondo la posizione della coincidenza zAnomalie: uRitardo 1-2 “grande”, ma in accordo con simulazione yRouting ? uRitardo 4-5 “piccolo” yRitardo dipende dal carico, ma perché non in simulazione? uConclusioni premature zAbbiamo uno schema per aggiustamento programmabile Schema

15 -15- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Primi passi verso un progetto globale zDiagramma a blocchi zComplessità del pattern recognition? uRisultati simulazione: yMolteplicità di celle nei primi strati dopo la conversione piccola ySe le celle con segnale sono “rilocate” alla cella nella quale avviene la conversione, piccolo numero di configurazioni accettabili zAlgoritmo basato su look-up tables possibile uProgramma di lavoro: yDefinizione di un algoritmo esplicito Celle x-y o strisce in x ed y separatamente ? yValutazione Monte-Carlo ySviluppo del progetto elettronico yPrototipo logica cluster counting 4/03 12/03

16 -16- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Diagramma a blocchi tentativo zDisegno per logiche x ed y separate (da decidere) uTutto sincrono, ad eccezione della zona

17 -17- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Molteplicità di celle x-y del prerad.(1) Taglia corto

18 -18- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Molteplicità di celle x-y del prerad.(2) Taglia corto

19 -19- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Molteplicità di celle x-y del prerad.(3) Taglia corto

20 -20- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Molteplicità di celle x-y del prerad.(4)

21 -21- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Regione intorno alla beam pipe

22 -22- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Inner liner (Giusy )

23 -23- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Inner liner: segnale/fondo zRisultati precedenti indicavano la necessità di una cornice sottile nel PR e spessa nel calorimetro, ma uRisultati pessimistici ( risposta fotoni per incidenza normale) zEffetto incidenza ad angolo (S.G.+F.M.)  Parametrizzazione 3D delle code ( vs E, d,  ) uCon incidenza ad angolo e senza I.L. nel prerad stessi risultati che con incidenza normale ed I.L.

24 -24- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Integrazione “fastmc”/GEANT zNuovo approccio alla simulazione Monte-Carlo uFinora: yGeant fotoni con cinematica fissata  parametrizzazione risposta  “fast” MC con risoluzione simulata secondo la parametrizzazione (interpolata tra punti vicini) yProcedura pesante, che non consente di studiare variazioni della geometrria uNuova procedura: yfastmc usato come generatore di tracce (gukine) per GEANT passa a Geant solo le tracce nella regione critica ynella routine di output di GEANT (guout) le energie ottenute con GEANT sostituiscono quelle generate nel fastmc Geant utilizzato solo per valutare energia persa e suddivisione della energia tra i vari rivelatori uProgramma sviluppato da E.Imbergamo, provato e funzionante

25 -25- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Prime simulazioni con il nuovo approccio z Geometria simulata: uRegione preradiatore ypreradiatore penetra nelle costole fino alla beam pipe uRegione calorimetro: y2 casi: no inner liner inner liner di CsI che riempie completamente la regione delle costole z Ulteriori studi in programma uValutazione segnale/fondo con ottimizzazione tagli uAltre geometrie basate su volumi minori di cristallo CAL Inner liner

26 -26- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Esempi di risultati nuova simulazione(1)

27 -27- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Esempi di risultati nuova simulazione(2)

28 -28- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Esempi di risultati nuova simulazione(3) (  /E)  E GeV fraz. eventi nelle code

29 -29- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Programmi di R&D per il rivelatore zCristalli di CsI puro letti con WLS in lamine (ffc) o fibre + APD’s uWoody et al. [ IEEE 42(1995)292 ] hanno effettuato misure di light yield con fotomoltiplicatoriWoody yCon barre di BC404 di dimensioni 30 X 3.5 X 0.5 cm 3 ottengono ˜ 80 p.e./MeV yCon 5 fibre di BCF-12 O 2mm: 7.3 p.e./MeV uE.Lorenz et al. quotano, per lamine di 3X3X0.3cm 3 plates (BASF #083 e #241 dyes): y2500 ph/MeV y20 % light coupling efficiency to FFC  18 p.e./MeV y5 % light transfer to APD y70 % QE uCon le cifre precedenti, assumendo rumore di 9 p.e. per APD Hamamatsu S8148  < 0.5 MeV noise ?

30 -30- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Risultati di Woody et al.

31 -31- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Scopi dell’R&D zProgramma di misure uConfronto prestazioni sistema con ffc vs fibreffcfibre ySulla base dei risultati di Woody et al si attendono prestazioni confrontabili yPro e contro diversi per il layout nell’esperimento uOttimizzazione del WLS e della geometria uFinalizzare le scelte prima della fine del 2003 10/03

32 -32- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Possibile layout per sistema con ffc

33 -33- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Possibile layout sistema con fibre

34 -34- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Altre attività dell’esperimento zAttività “come se” fondi per costruzione da 2003 uBNL ytest della tecnica di microbunching (cavità 93 MHz) yprogettazione del fascio secondario uBNL+TRIUMF: sviluppo per microbunching a 25 MHz uYale yProgetto vacuum tank yProgetto calorimetro + alternativa per preradiator veto uMosca: Prototipi contatori di veto per fotoni uTRIUMF yPrototipi preradiatore ( piano prevede 5 passi ) yProgettazione elettronica di readout uKyoto: R&D su catcher ad aerogel uZurigo: Prototipi contatori di veto per particelle cariche

35 -35- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Microbunch

36 -36- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Cavità 25 MHz

37 -37- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Vacuum vessel

38 -38- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Yale: readout con APD (simulazioni)

39 -39- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Mosca: sviluppo veto per fotoni

40 -40- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Triumph prerad

41 -41- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Triumf_ele

42 -42- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Kyoto: prototipo 1 modulo catcher

43 -43- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Kyoto: proto 2

44 -44- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Zurich

45 -45- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Situazione politica USA zPunti positivi segnalati nel report di maggio uHEPAP subpanel uRSVP menzionato come approvato dal NSB e finanziato per “initial studies” nel budget USA zNegli USA, dopo, pochi fatti, ma molto “lavoro diplomatico” uSperanze riposte in uno dei 2 scenari: yKOPIO finanziato sul budget 2004 ySe fondi MRE dell’NSF incrementati per emendamento del congresso, possibilità di finanziamento nel 2003 zUn fatto molto importante dal Canada uL’ R&D sul fascio ha ricevuto un finanziamento di 7.2M$ dalla CFI ( Canada foundation for innovation )CFI Salta alla fine

46 -46- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 CFI

47 -47- Nello Nappi, Comm. I20/9/02 Conclusioni zAttività di Perugia uTrigger di livello 0 yPrimi prototipi disponibili per studio proprietà matrice di coincidenze yStiamo impostando gli sviluppi futuri uInner liner ySimulazioni da completare, ma configurazione di massima abbastanza ben definita per impostare la scelta della tecnica yIl nostro contributo alla scelta della tecnica non implica un nostro interesse nella costruzione zLo stato dell’esperimento lascia ben sperare uAttività sperimentale intensa e buone possibilità di finanziamento per la costruzione uUn allargamento della collaborazione italiana è un obiettivo sempre alto nelle nostre priorità