Preparazione di un pannello per visualizzare e modificare le condizioni di operazione delle camere a muoni di ATLAS Gianluca Blankenburg Tesi di laurea di primo livello in fisica

Indice Acceleratore LHC Acceleratore LHC Esperimento ATLAS Esperimento ATLAS Spettrometro per muoni Spettrometro per muoni Trigger ed acquisizione dati Trigger ed acquisizione dati Settore 13 dello spettrometro per muoni Settore 13 dello spettrometro per muoni Pannello per la configurazione delle camere del rivelatore di muoni Pannello per la configurazione delle camere del rivelatore di muoni

LHC: Motivazioni Verifica sperimentale esistenza del bosone Higgs Sezione durto produzione molto bassa Luminosità LHC molto alta per rendere probabile produzione Higgs Decade rapidamente Rivelatore in grado di identificare con precisione prodotti del decadimento Massa elevata (114GeV <m H < 1TeV) Energie richieste a LHC più alte mai raggiunte

LHC: Caratteristiche Circonferenza 27 km Circonferenza 27 km Collisioni p-p a 7 TeV/c Collisioni p-p a 7 TeV/c (successivamente Pb 82+ ) Pacchetti di protoni che si scontrano ogni 25 ns Pacchetti di protoni che si scontrano ogni 25 ns Campo magnetico curvante di 8,33 T Campo magnetico curvante di 8,33 T Entrata in funzione 2007 Entrata in funzione 2007

ATLAS Rivelatore posto in uno dei punti di interazione dei fasci Rivelatore posto in uno dei punti di interazione dei fasci Obbiettivo principale: la scoperta dellHiggs Obbiettivo principale: la scoperta dellHiggs

ATLAS Struttura a strati concentrici: Struttura a strati concentrici: Tracciatore interno Tracciatore interno Calorimetro elettromagnetico Calorimetro elettromagnetico Calorimetro adronico Calorimetro adronico Spettrometro per muoni Spettrometro per muoni

Interazione dei muoni Muone: particella (leptone) carica pesante (m ~ 200m e ) Interaz forte Interaz em Scattering e - atomici Scattering nuclei Bremsstrahlung IonizzazionePerdita energia Deviazione direzione Interaz debole e gravitazionale considerate trascurabili

Per rivelare decadimento dellHiggs in 4 muoni Per rivelare decadimento dellHiggs in 4 muoni 4 tecnologie di camere di tracciamento a ionizzazione: 4 tecnologie di camere di tracciamento a ionizzazione: MDT e CSC di precisione (risoluzione spaziale: 80 m e 60 m) MDT e CSC di precisione (risoluzione spaziale: 80 m e 60 m) RPC e TGC di trigger (risoluzione temporale: 2 ns e 4 ns) RPC e TGC di trigger (risoluzione temporale: 2 ns e 4 ns) Campo magnetico di 0.7 T in aria (per minimizzare scattering coulombiano multiplo) per misurare limpulso Campo magnetico di 0.7 T in aria (per minimizzare scattering coulombiano multiplo) per misurare limpulso Spettrometro per muoni

Sistema di Trigger ed acquisizione dati Selezionare gli eventi fisicamente interessanti e memorizzare i dati corrispondenti su memoria permanente Selezionare gli eventi fisicamente interessanti e memorizzare i dati corrispondenti su memoria permanente Compito arduo: Compito arduo: Interazione tra fasci ogni 25 ns Interazione tra fasci ogni 25 ns Ogni interazione tra fasci contiene ~ 25 collisioni pp Ogni interazione tra fasci contiene ~ 25 collisioni pp Ogni collisione porta volume di dati di 1.6 Mbyte Ogni collisione porta volume di dati di 1.6 Mbyte Elevata selettività di trigger: da 40MHz a 100Hz Elevata selettività di trigger: da 40MHz a 100Hz

TDAQ

Motivazioni del lavoro di tesi Configurare le camere direttamente da interfaccia IGUI (Interactive Graphical User Interface) del DAQ system e avere unica fonte di informazioni (Configuration Database) per DAQ e DCS (Detector Control System) Configurare le camere direttamente da interfaccia IGUI (Interactive Graphical User Interface) del DAQ system e avere unica fonte di informazioni (Configuration Database) per DAQ e DCS (Detector Control System) DCS: apparato che provvede a gestione delle componenti di tutti i rivelatori e dellinfrastruttura dellesperimento stesso DCS: apparato che provvede a gestione delle componenti di tutti i rivelatori e dellinfrastruttura dellesperimento stesso Configurazione del rivelatore di muoni attualmente svolta da applicazione DCS che permette a operatore di inserire manualmente parametri di configurazione Configurazione del rivelatore di muoni attualmente svolta da applicazione DCS che permette a operatore di inserire manualmente parametri di configurazione Sviluppo di un pannello grafico (testato nel settore 13)

Settore 13 dello spettrometro per muoni Settore situato nella parte centrale-bassa del barrel Sector 13

Attività del settore 13 Dal Dicembre BOL e 3 BML sono state connesse al DAQ di ATLAS Dal Dicembre BOL e 3 BML sono state connesse al DAQ di ATLAS Settore pilota utilizzato come prototipo dellintero sistema di acquisizione del barrel dello spettrometro a muoni Settore pilota utilizzato come prototipo dellintero sistema di acquisizione del barrel dello spettrometro a muoni Sessioni di presa dati con raggi cosmici con MDT, RPC, MDT + RPC, MDT + un modulo del calorimetro Sessioni di presa dati con raggi cosmici con MDT, RPC, MDT + RPC, MDT + un modulo del calorimetro Sistema di trigger: Sistema di trigger: Scintillatori (frequenza di trigger ~1 Hz ) Scintillatori (frequenza di trigger ~1 Hz ) Da Luglio 2006 è stato possibile utilizzare le RPC come trigger (frequenza di trigger ~50 Hz ) Da Luglio 2006 è stato possibile utilizzare le RPC come trigger (frequenza di trigger ~50 Hz )

Settore 13 set-up

Acquisizione dati dal settore 13 Il CSM (modulo che gestisce lelettronica del rivelatore) di ogni camera è collegato attraverso fibre ottiche al ReadOutDriver MROD-X Il CSM (modulo che gestisce lelettronica del rivelatore) di ogni camera è collegato attraverso fibre ottiche al ReadOutDriver MROD-X Il ROD è un modulo di elettronica specifico del rivelatore ma in grado di interagire con il TDAQ system generale di ATLAS Il ROD è un modulo di elettronica specifico del rivelatore ma in grado di interagire con il TDAQ system generale di ATLAS LMROD-X è contenuto in un crate VME insieme a una CPU (dove gira il RodCrateDaq) e a un modulo per il trigger LMROD-X è contenuto in un crate VME insieme a una CPU (dove gira il RodCrateDaq) e a un modulo per il trigger RCD è il software che gestisce lacquisizione al livello del ROD RCD è il software che gestisce lacquisizione al livello del ROD

Muon Configuration Panel

Connessione DAQ/DCS Configuration db Scrive Legge Imposta DCS PCs Muon Config Panel Muon detector

Funzionalità Navigare attraverso le componenti del rivelatore di muoni ricavate dal database OKS Navigare attraverso le componenti del rivelatore di muoni ricavate dal database OKS Visualizzare e modificare parametri di configurazione per una camera o un gruppo di camere interagendo con il Configuration Database Visualizzare e modificare parametri di configurazione per una camera o un gruppo di camere interagendo con il Configuration Database

Struttura del pannello Il pannello è composto da 2 finestre: Sulla sinistra la Navigation Bar Sulla sinistra la Navigation Bar Sulla destra la finestra per la configurazione delle camere Sulla destra la finestra per la configurazione delle camere

Navigation Bar: interazione con il database Lalbero riproduce la struttura del rivelatore di muoni leggendola dal database OKS Lalbero riproduce la struttura del rivelatore di muoni leggendola dal database OKS OKS: database utilizzato come Configuration Database dove sono memorizzati i parametri che descrivono larchitettura del DAQ system, le componenti hardware e software e le modalità di presa dati OKS: database utilizzato come Configuration Database dove sono memorizzati i parametri che descrivono larchitettura del DAQ system, le componenti hardware e software e le modalità di presa dati Laccesso a OKS è mediato da un Remote DataBase server che ha in memoria una copia di OKS per evitare congestioni Laccesso a OKS è mediato da un Remote DataBase server che ha in memoria una copia di OKS per evitare congestioni

Navigation Bar: struttura dellalbero Visualizza la struttura gerarchica della partizione dello spettrometro utilizzata per eseguire il run fino ai RCD e i relativi ROD Visualizza la struttura gerarchica della partizione dello spettrometro utilizzata per eseguire il run fino ai RCD e i relativi ROD Permette di selezionare il ROD desiderato Permette di selezionare il ROD desiderato sulla parte destra del panello viene mostrata una finestra che permette di configurare le camere del ROD

Configurazione La finestra di destra permette di accedere alle 6 camere connesse con il ROD selezionato e interagire con database Oracle di configurazione: La finestra di destra permette di accedere alle 6 camere connesse con il ROD selezionato e interagire con database Oracle di configurazione: Creare nuova configurazione Creare nuova configurazione Caricare configurazione già esistente Caricare configurazione già esistente Modificare configurazione già esistente Modificare configurazione già esistente Leggere configurazione corrente Leggere configurazione corrente Impostare configurazione selezionata come corrente Impostare configurazione selezionata come corrente

Conclusioni In sei settimane al CERN ho potuto lavorare in un ambiente di ricerca internazionale e sviluppare una piccola parte di un enorme esperimento In sei settimane al CERN ho potuto lavorare in un ambiente di ricerca internazionale e sviluppare una piccola parte di un enorme esperimento pannello attualmente funzionante e punto di partenza per ulteriori sviluppi