1 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TOTEM – settembre 2005 Penn State University Pennsylvania, USA University of Siena and Sezione INFN di Pisa Siena and Pisa, Italy Brunel University Uxbridge, UK Case Western Reserve University Ohio, USA Politecnico di Bari and Sezione INFN Bari, Italy University of Helsinki and HIP Helsinki, Finland University of Genova and Sezione INFN Genova, Italy CERN Geneva, Switzerland Academy of Sciences Praha, Czech Republic

2 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Current models predict for 14 TeV: 90 – 130 mb Aim of TOTEM: ~ 1% accuracy Luminosity independent method: Total p-p Cross-Section Status of the art Optical Theorem

3 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Argomenti trattati: single e double Pomeron exchange, eventi  e  p, low-x physics, forward physics Coordinamento a cura di A. de Roeck e K. Eggert. Fase attuale: raccolta contributi da parte di singoli e working groups. In particolare - WG sull’Higgs a 120 GeV prodotto diffrattivamente: il contributo verra’ anche pubblicato nei proceeding dell’HERA/LHC workshop: Diffractive Higgs: CMS/TOTEM Level-1 Trigger Studies. Componenti del WG: M.Arneodo, V.Avati, R.Croft, F.Ferro, M.Grothe, C.Hogg, F.Oljemark, K.Osterberg, M.Ruspa (entrambi gli esperimenti e diverse istituzioni rappresentati). LOI attesa per novembre 2005 … CMS TOTEM CMS/TOTEM Diffraction and Forward Physics LOI

4 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TOTEM Experiment CMS Experimental Area (IP5) Leading Protons measured at +147m & +220m from the CMS Leading Protons measured at -220m & -147m from the CMS (Also CMS is here...) TOTEM & CMS

5 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TOTEM Detectors RP1 (RP2) RP3 220 m (180 m) 147 m Roman Pots: ~14 m CMS T1:  3.1 <  < 4.7 T2: 5.3 <  < m T1 T2 HF Inelastic Telescopes:

6 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano I telescopi inelastici di TOTEM in CMS Telescopio T2 Telescopio T1 Camera a vuoto CMS End Cap

7 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano T1 and T2 Telescopes ~3 m T1: Cathode Strip Chambers Compass APV hybrids 400 mm Castor Calorimeter (CMS) Vacuum Chamber T2: GEMs 2004 Test Beam in X5 <IP5

8 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano La collaborazione è cresciuta Collaboratori italiani: Il gruppo di Siena/Pisa è entrato in TOTEM ( +9 fisici, 4.5 FTE). Il gruppo di Genova è aumentato (ora 8 fisici, 6.5 FTE). Nuovi collaboratori stranieri: Ingresso di 2 gruppi USA (Penn. State e Case Western) fondi nel 2006 In prospettiva (?): Il gruppo di DESY e di Zeuthen decideranno presto la loro partecipazione a LHC, una parte potrebbe venire in TOTEM Estonia: interesse manifestato da Lipman. Altri collaboratori italiani (analisi dati)?

9 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano CMS  TOTEM detector review con CMS il 3 maggio 2005  TOTEM electronic review con CMS il 12 maggio 2005 General Comments (dal documento conlcusivo) CMS would like to thank TOTEM for preparing a detailed series of presentations which allowed us to understand the TOTEM readout electronics conceptual design, how it interacts with CMS electronics implementation and procurement, and the status of TOTEM implementation. The concept appears sound, and the team is to be congratulated on reaching this stage of development with what are clearly minimal resources. A few general points were evident in the review: 1. From the CMS point of view, the concept appears to be compatible with the CMS DAQ and electronics readout, and probably requires the least development effort required to achieve this goal. 2. The complexity of this system is comparable to any subsystem in CMS – most of which have considerably more effort available. 3. The manpower appears to be very mismatched to such an ambitious project.

10 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Responsabilità italiane:  Bari DAQ Generale e Trigger interface (parzialmente)  Genova Costruzione rivelatori ed elettronica FE di T1  Pisa/Siena Elettronica FE di T2 e trigger inelastico Test ed installazione rivelatori a GEM (costruzione dei rivelatori resp. Helsinki, back-up da parte di Pisa/Siena se necessario) Queste responsabiltà sono state già discusse al CB di TOTEM Totem Italia : Bari, Genova, Pisa/Siena

11 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TELESCOPIO T1 AGGIORNAMENTO RISPETTO A CSN1 DI TRIESTE GENOVA CSC  Programmazione della produzione del rivelatore  Costruzione del supporto del rivelatore  Rivisitazione della elettronica di frontend e del trigger di T1

12 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Genova: stato costruzione T1  Produzione dei piani compositi (Nomex) Contatti con quattro ditte per definire la produzione dei compositi. Documentazione per il bando di gara completato. Bando sottoposto alla approvazione della G.E.  PCB, tendifili e cornice gas Disegni completati, selezione delle ditte in corso.  Progetto INTAS con PNPI Proposta sottoposta il 6/9.  Contratto con PNPI per l’assemblaggio delle camere Avviata discussione tecnica. Occorre ancora definire alcuni dettagli.

13 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano SUPPORTI LE ROTAIE DI SUPPORTO Le due rotaie e il pezzo che le unisce, sono state completate. CESTELLO DI ALLUMINIO Disegno ultimato. Un prototipo è stato costruito dall’officina meccanica. E’ pronto. Sarà provato insieme alle rotaie a fine settembre. BILANCINO (per installazione in CMS)

14 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Lettura digitale dei catodi: I segnali del preamp. analogico (BUCKEYE or PASA) vanno ad una serie di comparatori (LCOMP) per determinare la posizione del massimo in “mezza striscia” L’uscita digitale con risoluzione ‘1/2 strip’ può essere letta utilizzando il chip VFAT (se opportunamente modificato nella prossima sottomissione) Alternativa allo studio Alternativa allo studio Elettronica di front-end  A giugno si è stabilito che l’elettronica di lettura analogica dei catodi basata sul chip ALTRO è inadeguata per i nostri scopi. (Vedi CSN ) Richiede studi montecarlo in fase di completamento: Le simulazioni preliminari indicano un peggioramento della risoluzione marginale.

15 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Diagramma a blocchi del FE Diagramma a blocchi del FE Utilizzando il nuovo schema, l’elettronica di FE non sarà il fattore che limita le prestazioni del rivelatore. Inoltre si realizza una migliore integrazione con il resto del DAQ di Totem che usa VFAT/GOL in RP e in T2.

16 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TELESCOPIO T1 ATTIVITA’ 2006 GENOVA CSC  Costruzione del rivelatore.  Test della rotaia di supporto in CMS.  Costruzione e montaggio del supporto.  Test del rivelatore sul fascio.  Progettazione e produzione della elettronica FE.

17 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Tempistica  Produzione dei piani compositi, PCB.. (GENOVA) Q Q  Test della rotaia di supporto del rivelatore (CERN) Febbraio (2 settimane)  Montaggio delle camere (PNPI) Tutto 2006  Installazione di 1/4 di T1 (CERN) Luglio 2006  Test su fascio (CERN) Q (1-2 mesi)  Assemblaggio e test camere (CERN) Q – Q  Progettazione elettronica (GENOVA) Q – Q  Produzione elettronica (1/3) (GENOVA) Q – Q Altre attivita’ di Genova  Simulazione TOTEM & LOI CMS/TOTEM

18 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Setup a Genova Camere di test riportate a Genova. Quattro piani di CSC sono operative con gas e HV. Sarà utilizzato per sviluppare l’elettronica finale del rivelatore e l’integrazione del sistema.

19 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano  Attività : In sede:  Setup test di un modulo GEM-T2 letto con APV (Q4 2005) (in attesa di avere disponibili i VFAT2xlettura digitale)  Test con sorgente e cosmici  Test dei rivelatori T2 ( )  Simulazione del T2 e studi di rate  Progettazione trigger system  Contributo alla progettazione e realizzazione scheda di FE GEM con VFAT2 e CC Al CERN: Test dei rivelatori T2 ( ) Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab (Q1 2006) Test beam di 20 moduli finali T2 (2006) Assemblaggio e integrazione di T2 (Q & Q ) Pisa/Siena

20 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano 5 µm 70 µm 55 µm 50 µm Electrons Ions 70 µm 140 µm Three GEM foils kept in position by thin spacers Three GEM foils kept in position by thin spacers Readout board is a printed board with pads and strips Readout board is a printed board with pads and strips Elettrodi 50  m kapton + 2x5  m rame Struttura fra 2 piatti honeycomb Stesalit T2: Triple GEM GAS ELECTRON MULTIPLIER

21 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano 65(  ) x 24(  = 1560 pads Pads:  x  = 0.06 x   ~2x2 mm 2 __ ~7x7 mm 2 Strips: 256x2 (width 80  m, pitch 400  m )  =  /2 Analog R/O circular strips Via APV25 Digital R/O pads VFAT for Trigger 10 triple-GEM planes, to cope with high particle fluxes 5.3<|  |<6.8 Technology used in COMPASS pads strips Asymmetric back-to-back mounting Support – 2 rails per semi telescope Water cooling; 200 watts total to dissipate Cooling Gas in/out HV divider 13 VFAT + 4 APV /module?  Scheda di FE

22 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Trigger out (8) Fro nt En d & Co mp (12 8) DACs for bias Trackin g Data Memor y 256 deep Data out Trigger in Clock Reset Pulse Sync I2C signals Power Control logic Trackin g Data L1 Memor y 128 deep I2C SEU robust slow control registers Trigger generation VFAT ASIC specifico per TOTEM. Seconda sottomissione a dicembre 2005

23 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano VFAT2

24 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Coincidence Chip (CC)  Programmable coincidence between sectors of different planes  Advantages of full-custom chip for experiment:  Radiation tolerant, severe on-detector reduction of trigger bits  Ex: RP: trigger bits reduced from ~ 1000 to < 20 per RP station  I2C controlled, fully CMS compatible  Minimal latency, carries out coincidence within one clock cycle C VFA T Up to 8 trigger bits/VFAT Up to 80 inputs C Can cascade, 1 BC per layer Counting Room VFA T

25 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano T2 Trigger Each sector has 104 CC LVDS trigger outputs 2 Sectors for each side, for a total of 416 trigger signals We plan to bring all LVDS signal with 40 couples cables for a total of 6 cables for each side (quotation in progress) in the counting room At least 2 boards, one for each side, will receive all the signal and an eventual third merger card is needed

26 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Barrel Trigger board Barrel Trigger board 208 mixer T2 trigger bits

27 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Use of an existing 9U VME Board, build receivers mezzanine, and build trigger equations on on-board FPGAs

28 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Possible implementations for a global trigger T1 Trigger T2 Trigger Merger RP receiver ? Trigger bits From CC

29 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano BARI  Daq Generale e Trigger interface Infrastruttura generale DAQ + timing e interfaccia al sistema di trigger Partecipazione a tutte le fasi del progetto:  Design  Sviluppi  Implementazione  Run  Interfaccia e integrazione dell'esperimento nella sua collocazione finale

30 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano  Attività : In sede:  Studio del timing e della distribuzione dei segnali di trigger  Sviluppo di software Al CERN: Test dei rivelatori T2 (Q ) Test di integrazione con l’elettronica di CMS nel CMS 904 lab (Q1 2006) software di Controllo/timing/calibrazione (2006) Test beams (2006– 2007) Costruzione finale e integrazione DAQ (Q & Q ) Totem Bari

31 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Where TOTEM enters the CMS system La parte nel riquadro è di competenza di Totem

32 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano RPS1RPS2 RPS3RPS4 GEM CSC 18 DCC 18 DCC 18 DCC 18 DCC CMS DAQ System FRL 2 S-Link FRL 2 S-Link FRL 2 S-Link FRL 2 S-Link FRL 2 S-Link FRL 2 S-Link FRL ? S-Link APV

33 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano TOTEM Readout/Test System nel CMS 904 lab. to FRL FRL or FED Kit VFAT Emulator DCC cPCI Crate VME64x Crate TTC

34 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano To FRL CMS ECAL Data Concentrator Card ECAL DCC Adapter + S-Link64 board - Partially Equipped Board: - 1 NGK Receiver for 9 channels; - 2 Xilinx Receiver Blocks and Deserializers; - S-Link64 on Rear Adapter; - 16MB of Spy Memory; - Reprogramming: - Receiver Blocks; - Event Merger; - Event Builder; ========================= = TOTEM need: ~20 DCC; ~20 Adapters and 20 S- Link64; ========================= = + Available Design + Board Used in ECAL; - Not Tested when partially equipped; - FPGA design changes; - VME Rear Modules; - Costs; ECAL DCC

35 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Bari - ricercatori Ricercatori equivalenti: INFNE.Radicioni4 70INFN M.G. Catanesi 3 70 Prof. Ass. M.Calicchio2 70 V.Berardi1 Percentuale Totem 2006 QualificaRicercatori M. G. Catanesi Responsabile locale

36 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano GENOVA - ricercatori Ricercatori equivalenti: Prof. Ass. Sette Giuseppe 8 70 Prof. Ord. Santroni Alberto 7 40 Ric. INFN Robutti Enrico 6 90 Dir. Ric. INFN Macrì Mario 5 60 Ric. Univ. Lo Vetere Maurizio 4 100Assegnista Ferro Fabrizio ° Ric. INFN Buzzo Alberto Prof. Ass. Bozzo Marco 1 Percentuale Totem 2006 QualificaRicercatori M. Lo Vetere Responsabile locale + Dottorandi

37 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano GENOVA - tecnologi e tecnici per il 2006 Tecnologi equivalenti: Tecnologo Musico Paolo 2 30Tecnologo Cuneo Stefano 1 Percentuale Totem 2006 QualificaTecnologi 70Tecnico Minutoli Saverio 2 50Tecnico Morelli Aldo 3 Tecnici equivalenti: Tecnico Negri Marco 4 70Tecnico Cerchi Stefano 1 Percentuale Totem 2006 QualificaTecnici

38 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano PISA/SIENA - Ricercatori + Assegnisti e Dottorandi A.Scribano Rappresentante Nazionale S.Lami Responsabile locale 60 Prof. Ord. Siena Scribano Angelo 8 Ricercatori equivalenti: Ric. Univ. Siena Turini Nicola 9 50 Primo Ric. Pisa. Sanguinetti Giulio 7 30 Prof. Ass. Siena Paoletti Riccardo 6 50 Prof. Ord. Siena Meucci Mario 5 70 Ric. Univ. Siena Latino Giuseppe 4 70 Ric. INFN Pisa Lami Stefano 3 30 Ric. Univ. Siena Ciocci Maria Agnese 2 30 Prof. Ord. Siena Bottigli Ubaldo 1 Percentuale Totem 2006 QualificaRicercatori

39 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano PISA - tecnologi per il 2006 Tecnologi equivalenti: 0.6 (+ 1 borsista) Tecnologo Spinella Franco 2 20Tecnologo Bardi Antonio 1 Percentuale Totem 2006 QualificaTecnologi40

40 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Richieste nel 2006  Vengono presentate solo le richieste di Costruzione Apparati sulla base del draft di MoU presentato alle Funding Agencies  I referees daranno il dettaglio delle richieste globali

41 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano MoU

42 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Management Positions

43 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Participation of Institutes in Detector Construction

44 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Values of Commitments by Funding Agencies

45 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Spending Profile

46 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Totem Bari (DAQ)  Richieste per il 2006: Costruzione Apparati : 272 KEuro 2/3 DAQ underground (FED ReadOUT + Local Cluster) (420KSF * 2/3) /1,5 = 187 KEuro) 1/3 Readout Builder ( 384KSF*1/3)/1,5 =85.0 KEuro DAQ Total Cost : DAQ Total Cost : 804 KSF di cui DAQ-Italia = 450 KSF  Readout Columns x link 17.5KSF TOTAL 420KSF  Readout Builder Columns x link 16.0KSF TOTAL 384KSF  FILTER FARM x link 16.0KSF TOTAL 384KSF (alta luminosità - nell’MoU p.m.-2008?) (alta luminosità - nell’MoU p.m.-2008?)

47 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Richieste 2006 su costruzione apparati : Keuro 475  Completamento della struttura di supporto di T1 (rotaia ancora da costruire, cestelli in alluminio) 50 KEuro  Completamento dei restanti 3/4del rivelatore T1 (1/4 del costo, assegnato sul 2005) 275 KEuro  Produzione di 1/3 della elettronica di front-end di T1 150 KEuro Totem Genova (T1)  50 CSC Detectors 627 KSF  Electronics 870 KSF  Power supplies & Cables 159 KSF  Support & Services 369 KSF T1 Total Cost : 2025 T1 Total Cost : 2025 KSF di cui T1-Italia = 1177 KSF

48 Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC CSN1 - Napoli 23 Settembre Angelo Scribano Totem Pisa (T2)  50 GEM Detectors 339 KSF  Electronics 615 KSF  Power supplies & Cables 181 KSF  Mechanics & Services 198 KSF T1 Total Cost : 1333 T1 Total Cost : 1333 KSF di cui T1-Italia = 484 KSF ( 303 Electr Power supplies)  Richieste per il 2006: Costruzione Apparati : KEuro 243 (+120 s.j. x backup GEM) 2/3 Elettronica = 179 KEuro 2/3 Power supplies = 64 Keuro