1 F. Palla INFN Pisa Preventivi CMS ■ Introduzione ◆ Stato dell’esperimento ● Stato del tracciatore ● Stato del Tier2 ● Pixel upgrade ● Verso la fase 2 (Track Trigger) ● Fisica e prospettive per il 2013 ■ Richieste

2 F. Palla INFN Pisa LHC nel 2011 e CMS: ~92% di efficienza

3 June 25, 2012 CMSS. Myers First (most critical) Break-pointSecond Break-point Check if we are on track to produce sufficient integrated luminosity for the Higgs If needed we can delay the start of LS1 by up to 2 months Predicted peak 5.8E33 3 Steve Meyer - CMS Week 25 June 2012

4 F. Palla INFN Pisa

5. 5

6 “Alta” Luminosità: le sfide

Tracker

8 F. Palla INFN Pisa Tracker performance

9 F. Palla INFN Pisa Tracker Cooling and Humidity ■ Temperatura del coolant in ingresso al detector 4 ℃ ■ Dovremmo intervenire per andare ancora più freddi. ◆ Danneggiamento da radiazione non ancora problema. ◆ Task force sulla riduzione dell’umidità. Punti problematici rimangono i “cable channels”

12 F. Palla INFN Pisa Piano di intervento in LS1

13 F. Palla INFN Pisa Impatto italiano ■ Attività di progettazione e supporto tecnico ◆ Overall in Italia 40 mesi nel 2013 (5 FTEx8 mesi) ● Bari: 3 mu ● Catania: 4 mu ● Firenze: 4 mu ● Milano B: 3 mu ● Perugia: 6 mu ● Pisa: 20 mu ◆ Pisa lavorerà sulla “messa in sicurezza” dei cable channels ● Team basato sulla precedente esperienza di installazione nel 2009 ➨ A. Basti, F. Raffaelli, A. Moggi, F. Bosi, A. Balestri, G. Petragnani, A. Profeti, S. Tolaini 13

14 F. Palla INFN Pisa Tracker DPG (resp. A. Venturi) ■ Controllo qualita’ dati del tracciatore durante le presa dati 2012 ◆ turni giornalieri 16h/24h ◆ individuazione e risoluzione problemi (insieme a gruppo operazioni) ◆ esecuzione calibrazioni “prompt” ■ Studio delle prestazioni del rivelatore vs tempo ◆ effetti radiazioni sono visibili ◆ soglie, S/N, angolo di Lorentz, risoluzione,... ◆ aggiustamento delle calibrazioni ■ Modifiche alla simulazione per includere effetti della radiazione ■ Allineamento ■ Sviluppo di nuovi algoritmi per ricostruzione posizione clusters ■ Preparazione per il reprocessing dei dati durante lo shutdown ■ Partecipazione agli studi per l’upgrade del tracker ◆ phase 1: nuovo pixel detector ◆ phase 2: nuovo tracciatore con capacita’ di L1 trigger 14

Tier 2 di Pisa E. Mazzoni, S. Arezzini, A. Ciampa, S. Coscetti, A. Carboni, T. Boccali, G. Bagliesi

Il sito funziona regolarmente: ecco site readiness e availability

Attività (job) nell'ultimo mese (rispetto a T2 italiani)

Attività (job) nell'ultimo anno (rispetto a T2 italiani)

Tipo di job che girano a Pisa

Job a livello globale T2s CMS: Pisa è fra i primi 10 ed il primo degli italiani

21 F. Palla INFN Pisa Tier 1

22 F. Palla INFN Pisa Attuali 2012Dismissioni 2013Acquisti 2013 CPU (kHS06) Disco (TB) Le risorse da aquisire nel 2013 sono state valutate in modo che i T2 italiani coprano il 15% delle CPU e il 13.5% del disco di CMS globale oltre le dismissioni. Valutando 350 €/TB il disco e 14€/HS06 la CPU e considerando gli overhead per rete e server le richieste economiche sono: k€ CPU20.5 Disco31.0 Rete3.0 Server4.0 Manutenzioni15 Richieste calcolo CMS 2013

Pixel fase 1

Pixel TDR a LHCC: settembre 2012 Phase 2 TP: 2014 TDR: 2016

F. Palla INFN Pisa Gruppo di lavoro e responsabilità ■ BPIX fase 1, testa di ponte: ● T. Boccali, M.A. Ciocci, R. Dell’Orso, A. Messineo, A. Rizzi, Ingegneri e Personale tecnico (come da presentazione 2011) ■ Responsabilita di Pisa nel consorzio INFN per la costruzione di ½ L3 ◆ Specifiche ● QA dei sensori a Pixel ● Qualifica della tecnica e dell’industria committente del Bump Bonding ● Gestione del Bump Bonding dei ROC sui Sensori a pixel ● QA dei moduli Bump Bondati (Bare Module) ◆ In collaborazione ● Disegno del Data base e Gestione delle misure sui moduli ➨ Prototipi e produzione ● Tests Beam dedicati ● Integrazione del L3 ● Commissioning BPIX Phase I al CERN.

F. Palla INFN Pisa Cose fatte ad oggi (dal Q3 2011) ■ Set-up laboratorio ◆ Disegno e produzione di Jigs per ● il test dei Sensori ● dei bare Module ● Assemblaggio Stiffener ◆ Acquisizione di: ● Test Board per Module Test ● Probe Card per il Bare Module Test ● PC ed Implementazione SW di test ● Sensori a Pixel Pre serie ● ROC (versione Analogica PSI46) ● CMM per la procedura di re-working ■ Bump Bonding ◆ Avviati contatti con ● Selex Microsistemi ➨ Bump Bonding con Indio (in collaborazione con KIT) ● Fraunhofer-IZM ➨ Bump Bonding con SnAg

F. Palla INFN Pisa Da fare entro 2012 ■ Gestire le 2 commesse per il Bump Bonding ● Per la fase di R&D ■ Costruire ~10 moduli ● Pixel di Pre serie (2012) ● ROC PISI46 (analogico) ■ QA del Bump Bonding ● Decisione sulla tecnica da utilizzare nella pre-serie e nella successiva produzione

F. Palla INFN Pisa Piano per il 2013 ■ Set-up Laboratorio ◆ Upgrade per l’uso dei ROC digitali PSI46dig ● SW e procedure di QA ● Probe card per il Bare Module Test ■ Costruzione di ~10 prototipi di pre serie (Q ) ◆ Con parti di preserie (Sensori + ROC digitali) ◆ Completamento della learning curve ● Bump Bonding ● QA del Bare Module ● Catena di produzione dei moduli ■ Test beam ◆ moduli prototipo costruiti nel 2012 (Q ) ◆ moduli di pre-produzione (Engineering run, in collaborazione) ● Possibili laboratori ➨ Frascati (elettroni), PSI (alto rate), FNAL

29 F. Palla INFN Pisa Tabella spese previste per il 2013 ItemKEuro Probe card per bare module test1.6 Adaptor per pull/shear test0.5 2 Test board per il test moduli bump-bondati2 Assembly base-strip1 Consumi camera pulita0.7 Carrier per moduli bump-bondati2 bump-bonding prototipi con il ROC PSI46DIG20 (SJ)

30 F. Palla INFN Pisa Nuovo chip di read out ■ Il chip di readout in fase di test (PSI) è disegnato per reggere fino ad una luminosità di 2x10 34 cm -2 s -1 ◆ Prima del LS2 la luminosità di picco di LHC può aumentare ulteriormente, per cui è iniziato (e finanziato dalla CSN1) un lavoro di progettazione per un nuovo chip. ● Funziona fino a Luminosità istantanee di 5E34 ● Che abbia capacità di trigger a primo livello (necessita di un “clusterizzatore” on-chip) in tecnologia 65 nm ■ Attività inserita nel Pixel TDR (Appendix A). ◆ collaborazione (al momento) progettisti di Torino, Perugia, CERN, FNAL. ● Interesse pisano (R. Beccherle) - possibile sinergia con ATLAS (LBL chip developers per sw validazione comune - emerso dal workshop WIT2012) ■ Manpower ANCHE dal progetto EU - INFIERI (Gruppo 5) - 1 art. 23 senior 24 mesi 30

F. Palla INFN Pisa Primary Vertex - Jet association (Implemented in current HLT) Jet1 Jet2 Jet direction ZOOMING ● Start from Calo-jets with at least 30 GeV ● Select pixel clusters in the “phi wedges” corresponding to the jets ● Then project to beam axis using the jet eta ● Finally, cluster the projections along Z Ingredients: Pt,η, φ of jets && x, y, z position of Pixel Clusters Risultati preliminari indicano che sia possibile identificare i vertici primari a L1 dei jet ricostruiti nei calorimetri con una risoluzione meglio di 5 mm (a HL-LHC ~100 vertici distanziati di ~3 mm) Data Rate reduction sul multi-jet di circa un fattore 10. Efficienza ~100%

32 F. Palla INFN Pisa L1 - E/gamma pixel ■ Lavoro in collaborazione con ◆ Chang-Seong Moon (borsista EU - Parigi) (non è quello di INFIERI) ◆ Aurore Savoy-Navarro (Dir. Ric. - Paris VII) 32 Risultati preliminari indicano che si riduce il background rate di un fattore 2.5 con un’efficienza del 80% per elettroni al di sopra di 15 GeV.

Verso la fase 2

34 F. Palla INFN Pisa L1 Tracker Trigger ■ Simulazione e Costruzione di rivelatori a micro-strip: ◆ Per la misura della direzione di volo di particelle cariche ◆ Dedicati a fornire trigger con CW e misura del pT ■ Attività svolta interamente a Pisa con materiale di recupero del tracciatore di CMS ◆ Attività finanziata con PRIN 2008 e residui delle assegnazioni 2010 ● attività di simulazione: G. Broccolo (Assegnista SNS) ● attività di validazione con test beam e moduli “stereo” in CMS (dati di collisione!) ● sinergia con il gruppo di Memorie associative (P. Giannetti, E. Pedreschi) ■ La proposta baseline di CMS, al momento prevede questi moduli come disegno originale ■ Piu’ informazioni al sito della conferenza WIT 2012 (Pisa, 3-5 maggio 2012) 34 J. Bernardini, F. Bosi, R. Dell’Orso, F. Fiori, A. Messineo, F. Palla, E. Pedreschi, A. Profeti, P. G. Verdini

Doppietto di sensori a microstrip Sensors Wire-bonding S-APV Hybrid Proposal by R. Horisberger Bottom sensor Top sensor P.A. Level 1 w-bonds Level 2 The stacked module: –two sensors in a stacked module unit are glued one on top of the other –Wire micro-bonding connects the stacked unit to a readout hybrid (F.E.)

2S pT-modules ≈ 5 cm long strips, ≈ 90 μm pitch, ≈ 10x10 cm 2 overall sensor size Wirebonds from the sensors to the hybrid on the two sides 2048 channels on each hybrid 127 HYBRID 2x1016 STRIPS HYBRID COOLING & SUPPORTING STRUCTURE CBC 2x1016 STRIPS FE hybrids (CBC2) z y x DC-DC converter Optical link/GBT

2S-pT Module: Hybrid Topology 2x1016 STRIPS (TOP) 2x1016 STRIPS (BOT) Concen- trator GBT CBC DC-DCOptical Link Charge Pump Power Data 100 mm mm 20 mm 112 mm 90 μm bondpads pitch 250 μm bumps pitch 5 cm long strips, 90 μm pitch

Flexible substrates  Flexible polyimide is a quickly emerging technology. Thin film flex technology made of spinned liquid polyimide on square panels. Very high density layouts: Tracks w/s = 20 μm, microvias = 30 μm. Silicon matching CTE = 3 ppm/K. Very low mass: Cu thickness < 7 μm, film thickness ≈ 10 μm. However: 4 layers maximum, no copper on base layer, limited power delivery capabilities.

Flexible substrates  Packaging industry is adopting this technology for large volume and integration. Several suppliers are today available for panelized flex films. They all provide very high density, small microvias, thin foils on limited number of layers. Flip chip compatible, wirebonding compatibility to be evaluated. Trend is now to use this technique for: Roll to roll lamination of flex circuits for very large volume productions. Embedding of dies into multilayer system in package overmolded structures. IMAPS MINAPAD Forum Grenoble, April 2012.

Flexible substrates for the CMS tracker modules HYBRID 2x1016 STRIPS HYBRID COOLING & SUPPORTING STRUCTURE CBC 2x1016 STRIPS HYBRID COOLING & SUPPORTING STRUCTURE CBC Rigid substrate implementation Bottom layer wirebonded through a slot window in the carbon fiber frame. CBC 2x1016 STRIPS HYBRID Flex foil provides pads only on top layer: can’t bond to the bottom side. Bond pads reinforcement on the base of the flex, under the bond pads. Folding the flex in the slot window of the frame. Flex substrate implementation

41 F. Palla INFN Pisa Impegno di R&D 1) Realizzazione del prototipo modulo meccanico stack a strip Attività : - studio assembly procedure per montaggio manuale (CMM) ed automatizzato 3D (Gantry) - studio dei chuck pick&place e jigs relativi Attrezzature: - realizzazione dei prototipi dei chuck e jigs- 4 KE 2) Attività di sviluppo di cooling in transizione di fase a CO2 : Attività: - setup di modelli di circuiti in microcanale trasparenti per lo studio della fasi di enucleazione bolle e per il training sul gruppo frigorifero a CO2 in TFD lab Pisa Attrezzature: - realizzazione dei prototipi dei circuiti- 3KE - realizzazione box isolata /flussata con controllo dew-point - 2KE 3) Attività di sviluppo su micro-bond deep-access per modulo stack (tecnologia rigida) Attività: - test su prototip di modulo Attrezzature: - produzione di jig di supporto per microbond : 1.5KE 4) Attività di sviluppo su microincollaggi di circuiti flex su Si (utilizzo del sistema gantry+microdispensing technology) Attività:` - test di microincollaggi su prototipi di modulo Attrezzature: - jig e chuck di supporto per microincollaggi dei circuiti flex KE - testa microdispensing riscaldata per controllo viscosità colla – 3 KE - materiale di consumo + dummy flex - 2 KE

Analisi di fisica (a Pisa)

43 F. Palla INFN Pisa Analisi a Pisa nel 2012 ■ Gruppi nel 2012: ◆ B s → µµ: ● L. Martini (PhD Thesis, Siena), F. Palla ◆ τ→ µµµ ● F. Fiori (Similfellow), G. Rolandi ◆ H →ττ ● G. Bagliesi, M. T. Grippo, P. Squillacioti ◆ H → bb ● Produzione associata con W/Z ➨ A. Rizzi, T. Boccali, S. Donato (Laurea Pisa), C. Vernieri (PhD Thesis, SNS) ● Prodotto in VBF ➨ P. Azzurri, J. Bernardini, R. Dell’Orso, F. Fiori, D. Caiulo (Laurea Pisa), P. Spagnolo ◆ Top ed eventi multi-top ● R. Tenchini, F. Ligabue, R. D’Agnolo (Similfellow, PhD Thesis, SNS) 43

44 F. Palla INFN Pisa Produzione di J/ ψ e ψ (2S) J. Bernardini, F. Fiori, S. Guo, A. Kraan, F. Ligabue, L. Martini, F. Palla Migliore misura del BR(B→ψ(2S)X) - un fattore 3 meglio di quella precedente JHEP 02 (2012) 011

45 F. Palla INFN Pisa B s → µµ L. Martini (tesi di dottorato fine 2012) F. Palla JHEP 04 (2012) 033

NB: L’analisi di LHCb ha lo stesso limite aspettato Con i dati del 2012 si prevede di arrivare a testare le previsioni del Modello Standard

47 tau → µµµ F. Fiori (similfellow) G. Rolandi

48 F. Palla INFN Pisa CMS Higgs prospects Seminario il 4 luglio

F. Palla INFN Pisa VH, H->bb ■ Principale canale di ricerca di H → bb: ◆ Produzione associata W/Z+H, con W/Z in l ν o ll ◆ Regime “boosted” (pt> GeV), piu' alto S/B ◆ 5 sotto-canali principali: ee,e ν,µµ,µ ν, νν ● Pubblicato per dati 2011 ● Update ad ICHEP 2012 ◆ Possibili improvements ● Aggiunta canali adronici (Z → bb) e Tau ● Trigger dedicati per regimi meno “boosted” (in particolare per Z → nunu, con MET < 150 GeV) ◆ Sensibilita' 1xSM con full 2012 lumi ◆ Longer term: preparazione per misura BR con luminosita' post-shutdown ■ Persone coinvolte a Pisa: ◆ A.Rizzi, T.Boccali, C.Vernieri (Stud. PhD), S.Donato (Tesi Mag.) Phys. Lett. B 710 (2012)

50 F. Palla INFN Pisa VBF H->bb ■ L’obiettivo e’ di contribuire alla ricerca e allo studio delle proprieta’ dell’Higgs in bb con i dati del 2012 ➨ P. Azzurri, J. Bernardini, D. Caiulo (Laurea Pisa), R. Dell’Orso, F. Fiori,, F. Palla, P. Spagnolo + Anversa + CERN

51 F. Palla INFN Pisa Prospettive Usando tecniche di MVA (tesi Caiulo) possiamo fare anche meglio

F. Palla INFN Pisa Fisica del quark top Roberto Tenchini convener del gruppo di fisica del Top di CMS ◆ Prodotte 12 note pubbliche (PAS) per La Thuile/Moriond 2012, altri risultati pronti per ICHEP e TOP2012 ■ Tesi triennale a Pisa su spin correlations due settimane fa ■ Altri coinvolti: Franco Ligabue ■ Attivita’ per il 2013 ◆ studio meccanismo di produzione (e.g. spin correlations) ◆ Studio riconnessione di colore, importante sistematico per la massa del top, misure attuali LHC molto precise

F. Palla INFN Pisa Higgs → tautau Coinvolgimento italiano e pisano G. Bagliesi (responsabile analisi WH) Maria Teresa Grippo (laureata 30/1/2012) Paola Squillacioti (Siena, CERN similfellow) Altre sezioni INFN coinvolte: Bari, Milano Collaborazione con Saha – India – S. Sarkar, S. Dutta Ricerca Higgs → tautau in produzione associata con W,Z CADI entries: HIG WH → tautau (PAS presentato a Moriond 2012) HIG W(Z)H → tautau (articolo sottomesso a JHEP) Analisi dati 2012 da presentare a ICHEP per alcuni dei canali VH

54 F. Palla INFN Pisa Responsabilità 2013 ■ G. Tonelli: Spokesman-Emeritus (3 mu) ■ R. Tenchini: Top Group Co-convener (3 mu) ■ T. Boccali: Responsabile italiano del Calcolo (6 mu) ■ F. Palla: Phase 2 Tracker Upgrade Steering Committee (3 mu) ■ L. Foà: CB emeritus + chair del Thesis Award (3 mu) ■ A. Rizzi: Co-convener gruppo Higgs->bb (3 mu) ■ A. Venturi: Co-convener del DPG Tracker (3 mu) ■ A. Giassi: Co-convener del DAQ Tracker (3 mu) ■ P. G. Verdini: Co-convener del TSS (3 mu) ■ A. Messineo: Convener R&D Trigger Modules Phase 2 (3 mu) ■ G. Bagliesi: Co-Convener Tier2-CMS wide (3 mu) 54 Text

55 F. Palla INFN Pisa Gruppo 2013

56 F. Palla INFN Pisa Richieste 2013 ■ Missioni interne: ◆ Riunioni tracciatore, riunioni CMS Italia, joint-meetings ATLAS- CMS, riunioni con i referees: 1 KEuro x 30 FTE= 30 KEuro ◆ Responsabile italiano computing (Boccali): 3KEuro ■ Consumi ◆ Metabolismo (1.5 KEuro x 30 FTE) = 45 KEuro ◆ Affitto camionette al CERN (2x4KEuro) = 8 KEuro ◆ Manutenzione Tier2 = 15KEuro ◆ R&D fase 2 moduli pT (trigger) = 18 KEuro ■ Costruzione apparati ◆ Setup per i pixel = 7.8 KEuro + 20 KEuro SJ ◆ Tier2: 58.5 KEuro 56

57 F. Palla INFN Pisa Richieste 2013: Missioni Estere ■ Missioni estere: ◆ Servizi per attività al CERN per attività di DPG e operazione del rivelatore (ESP) ● a Pisa competono 54 MU (18 firmatari da verificare) di cui il 50% al CERN (potrebbe aumentare se RUN 2013) => 27 MU ◆ Contributo al lavoro sul cable channel (messa in sicurezza per il run a freddo del Tracker) ● 20 MU ◆ Riunioni di collaborazione e metabolismo ● 1 MU x 30 FTE = 30 MU ◆ Responsabilità (vedi responsabilità dettagliate) ● 36 MU Totale Richieste ME: 113 MUx3.8 KEuro = Keuro 57