LHCb e LHCb @ Genova Preventivi 2017 Alessandro Petrolini per il gruppo LHCb@Genova

Obiettivi scientifici Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. LHCb Obiettivi scientifici Ricerca indiretta di nuova Fisica nei decadimenti dei flavours pesanti, misure di precisione del MS/BSM e violazione di CP. Apparato Spettrometro in avanti, ottimizzato per studio quarks pesanti, operante a bassa e fissa luminosità (≈4∙1032 cm-2 s-1) in contemporanea con ATLAS/CMS. Collaborazione La collaborazione LHCb è costituita da 1111 ricercatori, provenienti da 69 diversi istituti, università e laboratori di ricerca di 17 diversi stati (dati a gennaio 2015). Sezioni INFN e Università Bologna, Cagliari, Ferrara, Firenze, Genova, Lab. Naz. di Frascati, Milano, Milano Bicocca, Padova, Pisa, Roma I, Roma II, Bari, CNAF e Università associate. Timeline Run 2, fino al 2018. Upgrade dell’esperimento durante LS2: 2019-2020. Run 3, dal 2021. ……LS3@LHCb: consolidamento, …+? Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Alcuni processi importanti ad LHCb Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Physics Progress (Guy Wilkinson) 318 papers in total*, integrating over published, accepted and submitted Publication status, as of Wednesday 9/3/2016 ATLAS 564 (+ 42) CMS 539 (+ 27) ALICE 157 (+ 9) Increase since last LHCb week Note we have 11 more papers with EB and 46 (yes 46) under review 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 What is more remarkable is the wave of results heading for ICHEP, where up to 30 new results are. The fun doesn’t stop there – another tsunami expected for CKM (Mumbai, December). Here we hope that several flavour results will already be exploiting 2016 data. 04-07-2016 Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. * includes 3 papers that will be submitted during this week

Upgrade progress (Guy Wilkinson) As usual, intense work on all projects, with many important milestones achieved (e.g. submission of VeloPix, PRRs at two of the SciFi mat production centres). We are – just about – on track. Some milestones have been missed, but none of these yet impact upon the overall schedule. But we have little contingency left ! News from the management June CB 2016 04-07-2016 Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 6

LHCC comprehensive review (GW) Last month we had an ‘in depth’ review by the LHCC. All systems participated and gave very clear presentations. It was an extremely useful exercise. Extracts from summary slides prepared by Upgrade referee. (full set linked at top of this page) We agree with the conclusions. 04-07-2016 Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN.

Stato della collaborazione LHCb-Italia Collaborazione sostanzialmente stabile. FTE/persone: 0.72, nel 2017. 2014 2015 2016 2017 Ricercatori # Tecnologi # 95 21 101 22 109 16 Ricercatori FTE Tecnologi FTE 79 6 78 8 83 7 Autori 89 97 104 Post-Doc 20 14 18 Dottorandi 9 13 19 MOF-A paganti 75 72 Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Stato della collaborazione LHCb-Italia 2016: % pubblicazioni con autori italiani: x% Totale autori LHCb: y. Autori firmatari italiani: z. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Responsabilità di LHCb@Genova nella costruzione del RICH di LHCb Progetto e realizzazione di meccanica housing dei rivelatori di RICH2, riutilizzata dagli inglesi in RICH1, con interventi dei nostri tecnici meccanici. Sviluppo dell’interfaccia tra bus PCI e schede di acquisizione L1 (Tell1). Sviluppo, realizzazione e manutenzione del sistema alta tensione (20 kV) per l'alimentazione dei rivelatori HPD: hardware; sviluppo di tutto il software di controllo. Coordinamento e sviluppo del sistema di controllo ECS:=(DCS+DAQ): coordinamento DCS; coordinamento ECS; sviluppo di vari componenti ECS (HV software, interfaccia DSS, interfaccia Configuration e Condition DB, controllo infrastruttura, allarmi,…); Sviluppo e realizzazione del sistema di monitoraggio campo magnetico in RICH2. Partecipazione al commissioning di RICH e run di LHCb. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

RICH2 structure and HPD housing Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Architettura schede di acquisizione di LHCb Connettori alimentazione GLUECARD Ethernet FPGAs Regs LUTs DSPs WS Configurazione Monitoraggio Diagnostica Debugging ... ADCs TDCs Etc... Glue Card I2C JTAG (semplice) Bus Parallelo PCI Bus Credit Card PC I/O I/O Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Glue-Card Scheda di interfaccia sviluppata e costruita a Genova: interfaccia tra credit-card PC e vari buses. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. VHV system per gli HPD The need for a custom VHV system arose from the fact that no commercial power supply satisfied our needs: 20KV output; Ethernet network interface compatible with CERN standard; Completely floating w.r.t. crate ground; Reliable and modern with easy maintenance. The system is composed by 3 items: Commercial HV unit: ISEG CPn 200 504 24-10; one/column; Motherboard with local intelligence; one/detector; Control Board with optical isolation; one/column. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. VHV system per gli HPD Completamente sviluppato e costruito a Genova: 36 canali, 20 kV, 500 A. I/O con disaccoppiamento ottico. Programmabile. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Motherboard VHV system per gli HPD RICH HV system on test Control Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

RICH performance paper Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Analisi LHCb@Genova Decadimenti di mesoni B in 3 e/o 4 corpi con barioni nello stato finale Per lo studio di diversi aspetti del Modello Standard e di possibile fisica oltre il Modello Standard Misure di asimmetria CP Ricerca di stati esotici Misura di branching fractions di decadimenti barionici  Roberta Cardinale, Alessandro Pistone, Giovanni Cavallero, Flavio Fontanelli. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Analisi LHCb@Genova Ricerca di stati esotici Studio di decadimenti B+ → pp¯K+ a tre corpi senza charm. Ricerca di nuovi stati di charmonio: lo stato finale pp¯ ha il vantaggio di essere prodotto attraverso una qualunque risonanza intermedia cc¯. Analisi approvata e paper in fase di sottomissione. Ricerca di stati esotici composti da quattro quarks simili allo stato Z−(4430) nello spettro di massa invariante ηcπ− usando i decadimenti a quattro corpi B0 → ηc(→ pp¯)K+π− Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Analisi LHCb@Genova Misura fase CP-violating φs in decadimenti di mesoni Bs con ηc nello stato finale La fase φs è attesa essere molto piccola nel MS ed è quindi sensibile a contributi di nuova fisica. Misura di questa fase nei decadimenti Bs → ηc(→ pp¯)φ e Bs → ηc(→ pp¯)π+π− simili a quelli già studiati con J/ψ nello stato finale. Vista la statistica limitata è stata effettuata una misura di branching fractions con i dati di Run I (in fase di review). Prevista una misura di φs con i dati del Run II Nuova analisi: studio della violazione di CP usando le osservabili T-odd Sistematiche piccole: osservabili non sensibili ad asimmetrie di produzione e ricostruzione. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

L’upgrade di LHCb per Run 3 Occorre superare la limitazione ad 1 MHz del level-0 trigger. Varie parti del rivelatore richiedono modifiche, RICH incluso, per operare a 40 MHz. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. LHCb Upgrade LHCb operated at tunable leveled luminosities up to ~4×1032 cm-2s-1, during Run1, 2×higher than design value. In Run2 LHCb should collect ~5 fb-1 more. Main limitation: 1 MHz L0 trigger rate. LHCb Upgrade Operate detector at luminosities of ~2×1033 cm-2s-1. Upgrade detectors to be able to readout at 40 MHz. Install upgraded LHCb during LS2 (2019-2020). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016 80th LHCb Week

CERN-LHCC-2012-007: upgrade (50 fb-1). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb upgrade – iter del progetto 26/09/2012: LHCC approva l’upgrade (CERN/LHCC 2012-­017rev, LHCC-­111). 28/11/2012: CERN Research Board approva l’upgrade (CERN-­‐DG-­‐Research Board-­‐2012-­‐433 Minutes-­‐202, 21 December 2012). European Strategy Group report: LHCb appearing as: “ … exploitation of the full LHC potential, including the HL-­‐LHC upgrade … for further exciting opportunities for the study of flavor physics … ”. RRB Ottobre 2012: sottomesso alle FA il FTDR ed una proposta di MoU per i Common Items. RRB Aprile 2013: presentazione prima money matrix con indicazioni dalle FA e primo feedback sull’MoU Common Items. RRB Aprile 2014: consolidamento money matrix e presentazione MoU common fund. Autunno 2014: approvazione TDR rivelatori e online. RRB Ottobre 2014: presentazione MoU sottosistemi. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb upgrade – il progetto in Italia 28/05/2012: prima presentazione in CSN1. 03/06/2013: via libera della CSN1 alla sottomissione al CTS. Approvazione CD INFN: 29 Gennaio 2014, su proposta CTS. The only warning is that other major Funding Agencies (CERN, France, Germany, Netherlands, Russia, Switzerland, UK, US) involved in the upgrade, will also agree to finance it. Il costo complessivo dell’upgrade di LHCb è ≈ 50 M€. Il costo complessivo dell’upgrade di LHCb/RICH è ≈ 10 M€. Il contributo INFN è di ≈ 5.56 M€, 15% contingency inclusa, pari 11.1% del totale. La componente italiana pesa, in termini di FTE, il 17.6%. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb upgrade – il contributo italiano main items Alloggiamento dei foto-sensori (MAPMT), la Elementary Cell (GE). Caratterizzazione MAPMT (MIB). ECS e DCS (GE). Front-End chip e boards (MIB e FE). Meccanica di supporto del Photo-Detector Assembly (PD). Quality Assurance (FE, GE, MIB, PD). Sistema HV (GE). ….. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb upgrade – il contributo di Genova Riprogettazione dell’ottica del rivelatore RICH1. Responsabilità sviluppo, ingegnerizzazione e realizzazione dell’alloggiamento dei foto-sensori (MAPMT). Design e sviluppo del sistema HV. Design del sistema ottico del test-beam. Preparazione, conduzione e analisi dei test dei prototipi su fasci di particelle. Sviluppo database per inventory, bookkeeping e connectivity del rivelatore RICH per l’upgrade. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb – Elementary Cell del RICH Svariati requisiti: impacchettamento stretto, compattezza, leggerezza, robustezza, limitazioni di potenza, dissipazione calore, radiation hardness, ageing, semplice manutenzione… Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb – Elementary Cell del RICH Alloggiamento dei foto-sensori Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb – Elementary Cell del RICH Alloggiamento dei foto-sensori Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb – Elementary Cell + Digital Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb – Elementary Cell + Digital Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb/RICH Test-Beam – June 2016 Purpose: To study all final design components of the elementary cell before the PRR. Study the operation of a complex system. 4 Elementary Cells 3 with small MaPMTs and 1 with large. New CLARO8 v3. New baseboards, Front-End boards and Back boards. Very successful programme so far, no significant problems.

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. EDR, PRR, e Milestones 2016. Finalizzazione del disegno Elementary Cell e inizio produzione. Finalizzazione del disegno CLARO chip e inizio produzione. Finalizzazione del disegno Front End Board e inizio produzione. Finalizzazione del disegno della meccanica di supporto RICH2. EDR CLARO chip e Front End Board nel 2014; PRR luglio 2016. EDR Elementary Cell nel 2014. PRR settembre 2016. EDR meccanica maggio 2016; ok. EDR on-detector digital electronics giugno 2016; ok. Ok con schedule. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

LHCb@Genova - responsabilità HV system for both HPD (current RICH) and MAPMT (upgrade) (Flavio Fontanelli) Coordination of the Experiment Control System (current RICH) (Alessandro Petrolini) Coordination of the WP Elementary Cell of the photo-detector, Deputy Coordinator for the RICH upgrade (Alessandro Petrolini) Test Beam online monitor responsible, TB analysis coordination, TB paper corresponding author. (Roberta Cardinale) Stripping liaison for the B&Q WG (Roberta Cardinale) Convener del 2-body e 4-body BnoC sub-WG (Roberta Cardinale) MC generator tuning liaison for the B&Q WG (Giovanni Cavallero) Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Personale LHCb@Genova per 2017 Flavio Fontanelli PA 70% Alessandro Petrolini 100% Roberta Cardinale Post-Doc Alessandro Pistone Dottorando Giovanni Cavallero Elena Santopinto Ricercatore 20% Claudia Patrignani Oggi @Bologna Silvia Gambetta Oggi @Edinburgh Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Supporto da servizi di sezione. Progettazione meccanica: progettazione essenzialmente completata, salvo dettagli; supporto per gara produzione; supporto per produzione parziale esterna. Officina meccanica: realizzazione struttura meccanica Elementary Cell, 1160 pezzi. Produzione piastre in-house. Lavorazione finale esterna (fori, filettatura,…). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Supporto tecnico OK. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. Spazi in Sezione Nuovo laboratorio: ottimo! Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016

Richieste fondi 2017 LHCb@Genova Apparati: ≈ 300 k€ totali, per produzione: gare nel 2016. Missioni: ≈ 80 k€ (standard). Consumo metabolismo: ≈ 7 k€ (standard). MOF-B del RICH. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 04-07-2016