TESI DI LAUREA STUDIO DI UN NUOVO ALGORITMO DI TRIGGER SUI VERTICI SECONDARI PER L’ESPERIMENTO BTeV AL FERMILAB STUDIO DI UN NUOVO ALGORITMO DI TRIGGER SUI VERTICI SECONDARI PER L’ESPERIMENTO BTeV AL FERMILAB Lorenzo Uplegger

INTRODUZIONE CARATTERISTICA DELLA RICOSTRUZIONE La ricostruzione delle tracce avviene nel piano XY trasverso rispetto alla direzione Z dei 2 fasci che collidono. VANTAGGIO In fase di ricostruzione si può imporre che tutte le tracce provengano da una piccola regione intorno all’origine delle coordinate limitando il combinatorio nella ricerca dei segnali associati alla traccia. OGGETTO DELLA TESI Studio e simulazione di un nuovo algoritmo di ricostruzione delle tracce per il trigger di primo livello di BTeV basato sull’identificazione di vertici secondari di beauty o di charm.

SCOPI DELL’ESPERIMENTO Misura della violazione di CP nel settore del b e del c Misura del fenomeno di mixing del mesone B 0 s Studio dei barioni con beauty Ricerca di nuovi fenomeni non previsti dal Modello Standard In definitiva la misura degli elementi della matrice di Cabibbo-Kobayashi-Maskawa Il programma di BTeV riguarda una delle problematiche fondamentali della fisica delle particelle elementari cioè la violazione di CP. Alcuni degli aspetti più importanti di questo tipo di fisica sono:

 Rivelatore di vertice a pixel  Dipolo magnetico  Bobine del dipolo  Tubo a vuoto del fascio  Tubi proporzionali (Straw)  Rivelatori Čherenkov (RICH)  Calorimetri elettromagnetici  Rivelatori di muoni z

Dimensione dei pixel50  m x 400  m Dimensione piano 10 cm x 10 cm Separazione tra le stazioni4.5 cm Numero totale piani 62 Numero totale stazioni31 Dimensione dei pixel50  m x 400  m Dimensione piano 10 cm x 10 cm Separazione tra le stazioni4.5 cm Numero totale piani 62 Numero totale stazioni31 y z x

Asse del fascio 50  m 400  m Piano-X Piano-Y 50  m 400  m

NECESSITA’ DI UN TRIGGER L’elevata frequenza con la quale avvengono le collisioni (un’interazione ogni 132 ns) non consente di immagazzinare tutti gli eventi  E’ quindi necessario utilizzare un sistema di trigger che selezioni subito (al 1 0 livello di trigger) con grande efficienza gli eventi con quark b Gli eventi sono una piccola frazione (circa 1/1000) della sezione d’urto

CARATTERISTICHE DEL TRIGGER Il trigger deve: decidere in tempi rapidi  sono necessarie semplificazioni e approssimazioni nella ricostruzione on-line di tracce e vertici. Selezionare con alta efficienza gli eventi rari contenenti il quark b. Rigettare gli eventi contenenti quark leggeri che costituiscono il fondo.

TRIGGER DI BTeV C’è una caratteristica che accomuna tutti gli eventi con beauty: LA PRESENZA DI VERTICI SECONDARI DI DECADIMENTO  un trigger basato sull’identificazione di vertici secondari seleziona gli eventi con b indipendentemente dal particolare stato finale. Per identificare eventi con vertici secondari il trigger ricostruisce il vertice primario di interazione e poi verifica se esistono tracce con parametro di impatto significativo rispetto al vertice primario.

1 a FASE: RICOSTRUZIONE DELLE TRACCE

2 a FASE: RICOSTRUZIONE DEI VERTICI Vertice primario Vertice secondario Vertice primario

TRAIETTORIE NEL PIANO XY Formula approssimata Formula nel piano XY

RIDUZIONE A PUNTI EQUIVALENTI Piano-Y Piano-X Piano-Y

ASSOCIAZIONE PUNTI DI UNA STESSA STAZIONE Si seleziona l’hit più vicino. Si seleziona un punto sul primo piano. Si calcola la distanza del punto da tutti gli hit sul secondo piano. Stazione N Piano-Y Piano-X

EFFICIENZA DI ASSOCIAZIONE

ASSOCIAZIONE DEI PRIMI DUE PUNTI

ASSOCIAZIONE DEL TERZO PUNTO

ASSOCIAZIONE DEL QUARTO PUNTO

CRITERI DI SELEZIONE DELLA TRACCIA

PROLUNGAMENTO DELLA TRACCIA

Distanze dalla parabola calcolate con il primo e gli ultimi 2 punti Distanze dalla parabola calcolate con gli ultimi 3 punti PROLUNGAMENTO DELLA TRACCIA

EFFICIENZA DI RICOSTRUZIONE TOTALE

EFFICIENZA DI RICOSTRUZIONE PARZIALE

EFFICIENZA SINGOLI PUNTI

CONCLUSIONI È suscettibile di alcune semplificazioni che ne possono aumentare la velocità di esecuzione. Ho infatti intenzione di studiare la possibilità di utilizzare una semplice approssimazione lineare invece di quella parabolica. Questo studio ha dimostrato la fattibilità di un algoritmo che si basi esclusivamente su una ricostruzione delle tracce nella vista XY. Le prestazioni sono del tutto equivalenti a quelle dell’algoritmo attualmente in uso in BTeV, sviluppato sulle viste YZ e XZ. Il vantaggio dell’algoritmo da me sviluppato consiste in una notevole riduzione del livello di combinatorio in fase di ricostruzione.

CONCLUSIONI In conclusione il livello di prestazioni di fisica ottenibili da questo tipo di trigger risulta di notevole impatto. Infatti: Processo Eff.(%) Fondo 1 B s  D + s   74 B 0  D *+  - 64 B 0          J/  s   s  J/       D 0   70    K s       2-corpi63 (             )

INEFFICIENZA DI ASSOCIAZIONE Punti non associati Punti associati in modo errato

RIDUZIONE A PUNTI EQUIVALENTI

RIVELATORE DI VERTICE Il Trigger e’basato sul rivelatore di vertice dellésperimento 62 piani di pixel di silicio disposti in coppie dimensione di un piano 10 cm x 10 cm ogni piano contiene  pixel dimensione di un pixel 50  m x 400  m un piano misura con precisione la coordinata x, l’altro la coordinata y.

RIDUZIONE A PUNTI EQUIVALENTI Piano YZ Piano XZ Piano YZ Piano XZ