The Project Francesco Forti, INFN and University, Pisa Commissione Scientifica Nazionale 1 14 Settembre 2009 Detector e TDR.

Presentazione sul tema: "The Project Francesco Forti, INFN and University, Pisa Commissione Scientifica Nazionale 1 14 Settembre 2009 Detector e TDR."— Transcript della presentazione:

1 The Project Francesco Forti, INFN and University, Pisa Commissione Scientifica Nazionale 1 14 Settembre 2009 Detector e TDR

2 14/9/2009F.Forti - SuperB Status2 Stato del progetto SuperB ha superato tutte le review scientifiche. –Commissioni sempre molto favorevoli, no show-stoppers, necessità di fare l’engineering dettagliato. Passi recenti: –24/4 – “Mini” Machine Advisory Committee –29/5 – Approvazione Direttivo INFN struttura progetto speciale SuperB-TDR –18/6 – Presentazione al CERN Council e approvazione dello strategy group per la Preparatory Phase –10/9 – Approvazione a parte della giunta del primo finanziamento (1M€) per il progetto speciale SuperB-TDR (bilancio 2009). 500K per contratti (ma ancora non chiaro come assegnarli) 500K per il resto (acceleratore+detector): da discutere con referee Finanziamento regione Lazio –Confermato e portato a 20M€. Da destinare ad opere “ben identificabili”. –Attendiamo dalla giunta indicazioni chiare su come costruire i bilanci Importante trovare una soluzione per manpower

3 14/9/2009F.Forti - SuperB Status3 Piano di lavoro 2009 –Scheda del progetto presentata dal ministro Gelmini al CIPE ed ai ministri economici. Piano di spesa comprensivo di tutta la costruzione e del running. –Ci si aspetta un segnale chiaro di approvazione da parte del governo. Fine 2009 –Preparazione di un “Intermediate Technical Report”, non troppo dettagliato Dimensionamento ingegneria civile Reclutamento nuovi collaboratori Funding di agenzie straniere Fine 2010 –Preparazione del Technical Design Report Dettaglio del progetto di acceleratore e rivelatore

4 14/9/2009F.Forti - SuperB Status4 Accelerator R&D, Engineering and Construction Accelerator Technical Board Detector R&D, Engineering and Construction Detector Technical Board Site computing system, offline Infrastructure, Facilities, Services Oversight Board International Board of Representatives R&D + Preparatory Studies Linac Magnets Mech. Design IR/Final Focus Vacuum Transfer Lines Alignment Diagnostics Polarization Parameters Optics Beam Dynamics RF/Feedback Fluid Supplies Damping Rings Control System Power Supplies Rad. Protection Tunnel, power, water, utilities, ……… Computing (M.Morandin) Accelerator Consortium (J.Seeman ) Detector Collaboration (F.Forti B.Ratcliff) Local Infrastructure (S.Tomassini SVT DCH PID EMC IFR Magnet Offline Computing Online Computing Electronics Trigger DAQ Rad. Monitor Lum. Monitor MDI Computing Model Machine advisory committee DET-Adv. Committee COMP-Adv Committee SuperB Organization Chart for TDR Phase Director (M.Giorgi) DeputyDirector (D.Hitlin) DeputyDirector (D.Leith) DeputyDirector (G.Wormser ) Project Board Project Office

5 14/9/2009F.Forti - SuperB Status5 Detector Proto-Techboard Detector Coordinators – B.Ratcliff, F. Forti Technical Coordinator – W.Wisnieswki SVT – G. Rizzo DCH – G. Finocchiaro, M.Roney PID – N. Arnaud, J. Va’vra EMC – D. Hitlin  F. Porter, C. Cecchi IFR – R. Calabrese Magnet – W. Wisniewski Electronics, Trigger, DAQ – D. Breton, U. Marconi Online/DAQ – S. Luitz Offline SW – –Simulation coordinator – D. Brown –Fast simulation – M. Rama –Full Simulation – F. Bianchi Rad monitor – Lumi monitor – Background simulation – M. Boscolo, E. Paoloni Machine Detector Interface – Structure inside subsystem being setup Some engineers identified

6 14/9/2009F.Forti - SuperB Status6 CDR Budget

7 14/9/2009F.Forti - SuperB Status7 Budget Stima dei costi per il rivelatore realizzata per il CDR (2007) –In fase di aggiornamento per fine 2009 Nuova stima completa per il TDR (fine 2010) Piano di spesa pluriennale per la costruzione (tentativo, top-down…)

8 14/9/2009F.Forti - SuperB Status8 Istituzioni e MoU In preparazione MoU per il TDR con le varie istituzioni / funding agencies

9 14/9/2009F.Forti - SuperB Status9 Detector R&D plan for the TDR Main parts of Babar to reuse –Quartz bars of the DIRC –Barrel EMC CsI(Tl) crystal and mechanical structure –Superconducting coil and flux return yoke. SysR&DEngineering SVTLayer 0 thin pixels Low mass mechanical support Silicon strip layers Readout architecture DCHHigh speed waveform digitizingCF mechanical structure Gas speed, cell size Barrel PID Photon detection for quartz barsStandoff box replacement Forw PIDTime of flight option Focusing RICH option Mechanical integration. Electronics EMCLYSO characterization Light detection Readout electronics Forward EMC mechanical support IFRFiber disposition in scintillatorLocation of photo-detectors ETDHigh speed data link Radiation hard devices Trigger strategy Bhabha rejection

10 14/9/2009F.Forti - SuperB Status10 Layer0 specs set by performance and background studies: Radius~ 1.5 cm, pitch 50  m, minimal material (~1% X/X0) Back. Rate several MHz/cm2 & Mrad/yr The BaBar SVT technology is adequate for R > 3cm: use design similar to BaBar SVT Silicon Vertex Tracker Sensor Digital tier Analog tier Wafer bonding & electrical interconn. Pixels with Vertical Integration Lower material & improved performance Layer0 pixel options under study Hybrid Pixels CMOS DNW MAPS 40 cm 30 cm 20 cm Layer0 old beam pipe new beam pipe CMOS MAPS : new & challenging technology, very promising  sensor & readout in 50  m thick chip! Extensive R&D (SLIM5) on Deep N-well devices 50x50  m 2 with in pixel sparsification & fast readout architecture Striplets: thin DSSD with short strips mature technology, less robust against background occupancy Thin pixels with Vertical Integration: Reduction of material and improved performance with vertical integration technology (VIPIX-CSNV) Hybrid Pixels: viable option  baseline for TDR R&D still required to reduce material & pitch to 50x50  m 2

11 14/9/2009F.Forti - SuperB Status11 R&D sulle opzioni per Layer 0: –Pixel ibridi: riduzione pitch e materiale supporto/cooling (tutte le sezioni) –Dimostrazione fattibilita’ di modulo a pixel multichip con specifiche SuperB (tutte le sezioni) –CMOS MAPS – rad. Damage studiesnuova cella  scaling su matrici grandi & –Attivita’ su pixel ad integrazione verticale in VIPIX (CSN5) –Continuazione attivita’ Striplets/FSSR2 (TS) (backup for Layer0) Layer 1-5 a strip : –Design componenti moduli: sensori+fanout (TS), valutazione chip lettura (TS+PV ), “ibrido intelligente” (TS+MI) Meccanica: –Light support/cooling for Layer0 modules + beam-pipe design (PI), –Module design external Layers + SVT Mech. Support (TO-MI-PI) –Important interplay with IR design to have the Layer0 easily accessible for replacement. (with SLAC) Off Detector electronics (MI) and DAQ Development (BO) Simulazione: Background (FullSim/Geant) – Simulazione: Det. Optimization (FastSim) (PI) Attivita’ 2009 SVT - P-SuperB Sezioni: Bologna, Milano, Pavia, Pisa, Roma III, Torino, Trieste Baseline Continue R&D

12 14/9/2009F.Forti - SuperB Status12 R&D on Hybrid Pixel Produce & test a prototype front-end chip for high resistivity pixels with 50x50 um 2 pitch & fast enough readout (background rate ~ 100 MHz/cm 2 ) - Chip layout & Pixel sensor matrix layout almost completed both in production Sept. ‘’09 - FE chip: ST 130 nm process, Sensors: FBK-IRST - Sensor + chip bump-bonding next spring (IZM-Berlin)  Testbeam Sept. 2010. VHDL FE chip simulation: Readout Efficiency > 98% @ 60 MHz RDclock with 100 MHz/cm2 background rate Cell Layout FE chip Layout 50  m

13 14/9/2009F.Forti - SuperB Status13 Pixel module integration for Layer 0 Light pixel bus (Al/Kapton) high speed (160 MHz) and high track density needed. Prototype in production @ CERN shop Several options under evaluation for the link HDI- DAQ board –Fast (3 20Gbit/s) & “rad hard” link ( depending on the location) Mixed technology solution affordable with 3 Gbit/s (Cu+Optical link) Light support with integrated cooling needed for pixel module: P=2W/cm 2 Carbon Fiber support with microchannel for coolant fluid developed: –Total support/cooling thickness = 0.28 % X 0 (reduction to 0.2% X 0 possible) Thermo-hydraulic measurements on prototypes under way 12.8 mm

14 14/9/2009F.Forti - SuperB Status14 Attivita’ SVT 2010 Prosecuzione attivita’ 2009 per preparazione TDR a fine 2010 Test sensori a pixel (TS) e chip FE per pixel ibridi (PI, PV, RMIII) Realizzazione bump bonding e test in lab sensore+chip FE (PI, PV, RMIII) Sottomissione large DNW MAPS matrix (APSEL5D ~60 mm2) con ST o Chart./Tezz. (BO, PI, PV) Testbeam Sept 2010 (tutte le sezioni) –Pixel ibridi (singolo chip+sensore) –APSEL5D: large MAPS matrix –DNW MAPS ad integrazione verticale (realizzate nel 2009) DAQ per testbeam & TDR (BO) Pixel module interfaces (test full chain Al bus-HDI + fast link) (MI-TO) Realizzazione prototipo di modulo multichip a pixel (tutte le sezioni) Layer0 Mechanics & beam-pipe (PI) Layer 1-5 strip module components (TS) SVT Mechanics (PI-TO) 31/10/2010: Caratterizzazione prototipo chip front-end per lettura sensori a pixel su alta resistivita' (pitch 50x50 um2) Milestone SVT

15 14/9/2009F.Forti - SuperB Status15 DCH – attività in corso Progetto complessivo del rivelatore Studi con la “Fast simulation” per ottimizzazione della geometria della camera a deriva rispetto agli altri sottorivelatori – LNF Studio dei fondi macchina previsti (implicazioni per la geometria degli endplates, la miscela di gas, la cella, l’elettronica) – LNF Attività di laboratorio a LNF Infrastruttura sistema del gas rifatta Tracciatori esterni ricommissionati Tubi di test commissionati e in funzione – Primi dati sui cosmici (80%He-20%isob.) – Analisi in corso Studi su miscela di gas e geometria della cella Simulazione dettagliata di miscele e geometria di cella con Magboltz/Garfield/Heed – Carleton Confronto e considerazioni generali sul progetto (e.g. endplates, celle quadrate vs. esagonali, stereo vs. stereo+assiale) – TRIUMF/UBC Attività di laboratorio a Uvic Validazione sperimentale della descrizione di possibili miscele di gas con Magboltz/Garfield/Heed (guadagno, velocita di drift, diffusione, clustering)

16 14/9/2009F.Forti - SuperB Status16 Attività gruppi Canadesi: CARLETON caratterizzazione miscele di gas con simulazioni… …e misure sperimentali 90%Ar-10%iC 4 H 10 commissioning of mini-TPC U. Victoria

17 14/9/2009F.Forti - SuperB Status17 Setup a LNF: telescopio Due gruppi di 26 tubi ciascuno, disposti su 3 piani Diametro 3 cm, fili da 100 μm CuBe Miscela 40%Ar-60%iC 4 H 10, in streamer limitato 6 tubi con miscela 80%He-20%iC 4 H 10 nel mezzo, per studiare il “quenching meccanico” Relazioni spazio-tempo, residui Nei layer di mezzo del telescopio, non inclusi nel fit di traccia) Risoluzioni spaziali 150-200  m probabilmente migliorabili

18 14/9/2009F.Forti - SuperB Status18 Un denso programma di R&D Obiettivo è definire entro la fine del 2010 (TDR): 1.Geometria della cella 2.Miscela di gas ottimale – una volta scelti 1. e 2., test su raggi cosmici e alla per verificare prestazioni su prototipo (~meta’ 2010, ancora da definire in dettaglio) 3.Raggio di separazione DCH-SVT 4.Struttura a fili solo stereo o stereo+assiali 5.Struttura meccanica della camera, “quenching meccanico” 6.Elettronica – B A B AR è l’opzione baseline – Cluster counting potenzialmente molto interessante – stiamo definendo un programma per esplorare diverse possibili soluzioni Milestones Dicembre 2010: Completamento analisi dati dei prototipi per la definizione della geometria della cella e della miscela di gas Definizione della geometria e della struttura meccanica della camera a deriva

19 14/9/2009F.Forti - SuperB Status19 SuperB PID a Padova R&D per testare la fattibilita' di un Forward Particle Identification basato sul principio del tempo di volo e che utilizzi SiPM come photon detector Ingegnerizzazione del nuovo StandOff Box del DIRC (Barrel PID) Ingegnerizzazione del processo di smontaggio delle componenti del DIRC in vista del successivo trasporto e rimontaggio in SuperB Persone coinvolte:  Fisici: Posocco, Rotondo, Sartori, Stroili, 1 assegnista, 1 borsista  Tecnologo elettronico: Dal Corso  Ingegnere meccanico: Benettoni  Tecnico: Modenese  Disponibilita' dell'ufficio tecnico, officine elettronica e meccanica

20 14/9/2009F.Forti - SuperB Status20 TOF Counter per il Forward PID Per avere una capacita' di identificazione simile a quella del Barrel DIRC ed essere competitivo con l'ipotesi di Focusing Aerogel RICH deve avere una risoluzione temporale dell'ordine dei 10 ps Risoluzioni temporali migliori di 10 ps sono state ottenute a banco da J.Va'vra a SLAC e a Nagoya utilizzando radiatori di quarzo dello spessore di 1 cm direttamente accoppiati a MCP- PMT Risultati piu' controversi con risoluzioni tra 10 e 20 ps sono stati ottenuti con test su fascio Scopo dell' R&D di Padova e' di verificare l'utilizzo come photon detector dei SiPM, piu' flessibili, economici e con meno materiale degli MCP-PMT  Particolare attenzione deve essere posta al problema della resistenza dei SiPM alle radiazioni, soprattutto neutroni, il cui flusso e' previsto di notevole entita' nella zona interessata r max ~ 80cm r min ~ 50 cm MCP-PMTSiPM

21 14/9/2009F.Forti - SuperB Status21 Attivita' svolte e in corso sui SiPM E' stato acquisito un notevole numero di dispositivi da diversi fornitori e di diverse geometrie:  10 SiPM da FBK-IRST da 1 mm 2 con pixel da 40, 50 e 100  m  8 MPPC Hamamatsu da 1 mm 2 con pixel da 25, 50 e 100  m Diversi fornitori stanno sviluppando nuovi dispositivi di grandi dimensioni, che stiamo cercando di procurare:  CPTA: dispositivi da 4 mm 2 con pixel da 50  m (acquisito 1 campione)‏  Hamamatsu: dispositivi da 9 mm 2 con pixel da 100  m (acquisito 1 campione)‏  ST: dispositivi da 16 mm 2 con pixel da 100  m  FBK-IRST: array di dispositivi da 144 mm 2 con pixel da 50  m Sui dispositivi in possesso, da 1mm 2, sono stati fatti (e sono ancora in corso) caratterizzazioni e confronti sistematici:  misure, in ambiente termostatato, di: I vs V, gain, noise e dark rate, linearità vs intensità luminosa, risoluzione temporale con oscilloscopio e un solo dispositivo)‏ Eseguite prime misure di resistenza alle radiazioni con neutroni di 5 MeV ai LNL, r aggiunti ~10 11 n/cm 2  Utilizzato un SiPM della FBK-IRST,misure di corrente, dark count, spettri  Alla fine le caratteristiche del dispositivo apparivano molto degradate Esempi di misure sui SiPM Conteggi e corrente durante il test con neutroni

22 14/9/2009F.Forti - SuperB Status22  Proseguimento delle misure di caratterizzazione  Misure di efficienza quantica: misure a banco ottico con monocromatore  Misure di Time Resolution: misure con laser + fiber splitter e due dispositivi misure con cosmici e su fascio  Misure di radiation hardness Misure ai LNL con fascio di neutroni da qualche MeV a diverse intensita' e con piu' dispositivi Misure possibilmente con neutroni termici Chiesti 3 periodi di run tra ottobre '09 e gennaio '10 Hamamatsu C5594 Amp DUT stop Hamamatsu C5594 Amp CAMAC DUT start Ortec 9327 CFD Ortec 9327 CFD START STOP ADC 114 TAC 566 beam SiO 2 radiator Misure di time resolution con beam o cosmici e due dispositivi Misure di efficienza quantica Attivita' future su SIPM e TOF

23 14/9/2009F.Forti - SuperB Status23 Meccanica del DIRC L'ingegnere meccanico M. Benettoni sta lavorando sul progetto meccanico del nuovo SOB (StandOff Box) del non- focusing DIRC (la soluzione utilizzata in BaBar)‏  Opzione zero per il TDR  12 settori in 2 porte separate  Volume dimezzato rispetto a BaBar  Fotomoltiplicatori dietro a finestre di quarzo, fuori dal fluido  Passera' al progetto del SOB del piu' interessante focusing DIRC nel momento in cui verra' provata la fattibilita' V olume ridotto ad un decimo Sara' impegnato nel 2010 anche nel progetto del delicato smontaggio del DIRC in vista della sua spedizione a Frascati e del suo rimontaggio in SuperB

24 14/9/2009F.Forti - SuperB Status24 The electromagnetic calorimeter *Barrel *BaBar barrel crystals not suffering signs of radiation damage. They’re sufficiently fast and radiation hard for SuperB needs  They can be reused. (Would have been) most expensive detector component *Background dominated by radiative Bhabhas. IR shielding design is crucial *Endcaps *Best possible hermiticity important for key physics measurements *New forward endcap *backward endcap is an option BaBar Barrel 5760 CsI(Tl) Crystals Essential detector to measure energy and direction of g and e, discriminate between e and p, and detect neutral hadrons

25 14/9/2009F.Forti - SuperB Status25 Forward and backward EMC *Forward endcap –BaBar CsI(Tl) endcap inadequate for higher rates and radiation dose of SuperB Need finer granularity Faster crystals and readout electronics comparable total X0 –Option 1: LYSO crystals frees 10cm for a forw. PID system radiation hard, fast, small Moliere radius, good light yield expensive (~40$/cc) at the moment –Option 2: retain 3 outer rings of CsI(Tl), LYSO the others less expensive no space for forw. PID system *Backward endcap (option) –Pb- scintillating fibers spiral geometry with readout to SiPMs

26 14/9/2009F.Forti - SuperB Status26 BaBar SuperB TOF TOF (?) Energy resolution Treshold tuning: 1mm cut do not affect the resolution Comparison Bruno with standalone simulation Start to investigate transition region between barrel and endcap EMC - FULL G4 SIM

27 14/9/2009F.Forti - SuperB Status27 Structural design starting base inspired from previous structures (L3, BaBar, CMS) Design progress will take information from BT specific tests defined for structural information, FEA, spaces for services and boundary imposed by integration. LYSO is a brittle crystal with high Young module, LYSO mechanical properties are under study in Ancona on small samples 5x5x100mm3 (superB is 25x25x200mm3). Annealed and not annealed samples are under test. Number of 5x5 modules (Perugia geometry) 35 - 41- 45 – 53 Suggested evolution symmetry 2x3 36 – 42 – 48 – 54 Small changes in crystal dimensions EMC - MECHANICS

28 14/9/2009F.Forti - SuperB Status28 ADB IOB 12 x CsI(TI) preamp Crates (80) (80) 5760 preamp /12= 480 ADB Optical Link SuperB=Babar Need new design OLD ADB energy resolution - Design new board - Mechanical constraints: re-use of the crate structures - use new ADC with more bits - less power consumption - reduce number of gain ranges x1 and x32 - Use the new superB ECS and FCTS interfaces NEW ADB energy resolution BARREL FE electronics

29 14/9/2009F.Forti - SuperB Status29 2 x APD (5x5mm) 2 x PIN (10x10mm) 1 x PIN ( 20x10mm ) CSP + shaper (Number CsI(TI) Forward endcap babar *4) Number of Lyso crystals =3600 TIA or TA We start to test Charge sensitive preamp at Beam Test Facility in Frascati Design a preamplifier for EMC FWD with a x1 and x32 output compatible with Barrel preamp Design a new ADB board compatible with the old mechanical structure Design a new IOB compatible with the new FCTS and ECS system EMC endcap FE read out option Yellow line PiN Pink line APD

30 14/9/2009F.Forti - SuperB Status30 April 2010 TB@BTF Put under test matrix of 5x5 LYSO crystals + external ring of CsI crystals (CLEO) Crystal procurement: -8 crystals ordered at St. Gobain by INFN -4 to be ordered by INFN -13 will be ordered by Caltech - finalizing dimensions - CsI crystals for the external ring available @Caltech Electronics: 2 options 1)Rome and Perugia are working on a new readout with PD  some channels ready for the BT 2)Caltech has 50 channels available with APD’s + CMS DAQ Mechanics: -Carbon fiber or glass fiber structure - CAD drawing of the structure by June (INFN) - visiting producer beginning of July - delivery in October Simulation: available, tested and running

31 14/9/2009F.Forti - SuperB Status31 End of Orsay meeting (Feb 2009) R&D needs evaluate different readout options evaluate the possibility to bring the photon-detectors out of the iron impact of neutron background on SiPM Iron Structure: new structure vs partial recycle of BaBar iron (or total recycle) impact on the budget impact on the performances Now studies in progress + simulation needed studies completed preliminary tests done first cost evaluation waiting for the simulation IFR Activity 2009 and beyond (I)

32 14/9/2009F.Forti - SuperB Status32 End of Orsay meeting (Feb 2009) Simulation and detector optimization need to build reconstruction tools in the full simulation to optimize the detector perform detector optimization Fast sim: need to parameterize the hadronic showers - improve the muon selector Prototype preparation structure design started electronics design started Now first version of digitizer, clusterizer and track fitter ready ready to begin optimization - background simulation needed first version ready design continues - need to take into account modification from R&D studies IFR Activity 2009 and beyond (II)

33 14/9/2009F.Forti - SuperB Status33 Prototype preparation Design of the prototype has started and will be finalized based on R&D and simulation. SCINTILLATORS/ FIBERS IRON FRAME layout based on: 5 layers of x-y scintillators, 1 cm thick, read in binary mode 3 layers of scintillators 2 cm thick, read in timing mode layout based on: 5 layers of x-y scintillators, 1 cm thick, read in binary mode 3 layers of scintillators 2 cm thick, read in timing mode Electronics for the prototype is being designed to test different readout options. Cooling system and other infrastructures to be developed. IFR

34 14/9/2009F.Forti - SuperB Status34 order scintillators for prototype construction finalize prototype design (mechanics and electronics) and begin construction. begin prototype assembly prototype test with cosmics test beam write TDR September 09 Fall 2009 January 2010 Spring 2010 Fall 2010 Activity 2010 and milestones toward the TDR Summer 2010 IFR

35 14/9/2009F.Forti - SuperB Status35 Electronics, Trigger, DAQ Bunch crossing rate: 208 MHz (PH-1), 416 MHz (PH-2). – Periodo di rivoluzione dei bunches: 6μs. – Numero dei bunches: 1250 (PH-1), 2500 (PH-2). Rate di interazione atteso: 150 kHz Strategia di acquisizione: – Acquisire eventi in presenza di interazione, rivelate dal sistema di trigger. – Sistema completamente sincrono, operante alla frequenza di clock di 416/8=52 MHz. 35

36 14/9/2009F.Forti - SuperB Status36 Architettura ETD (II) Link ottici per la trasmissione di dati e comandi. Sistema di distribuzione del clock e dei comandi: “FCTS”. Sistema di controllo e configurazione: “ECS”. Elettronica per il trasferimento dati dal FE: “L1 Buffer Control”. Schede di readout: “ROM”. Trigger di primo livello: “L1”

37 14/9/2009F.Forti - SuperB Status37 FCTS 37

38 14/9/2009F.Forti - SuperB Status38 FCTM board FCTM is in charge of managing the following functions: Synchronizing the experiment with the machine; Delivering and buffering the clock to the experiment; Dealing with the raw L1 trigger decisions; Throttling the latter if necessary; Generating widely programmable local triggers for calibration and commissioning; Generating calibration pulses; Generating all the synchronous reset commands; Producing the BxID and event ID; Managing the stack of IP addresses of the farm PCs and broadcasting them; Keeping a trace of all event-linked data to be put in the event readout. 38

39 14/9/2009F.Forti - SuperB Status39 D.Breton, U.Marconi, Perugia SuperB Workshop – June 16th 2009 ECS

40 14/9/2009F.Forti - SuperB Status40 ECS Basato su PC - Ethernet LAN per il controllo e la configurazione di elettronica e crate in aree non esposte a radiazione. Pensiamo sia possibile utilizzare il sistema SPECS, sviluppato per LHCb, nella regione prossima al rivelatore. SPECS permette di configurare e controllare schede elettroniche e crate prossimi al detector, anche se il livello di radiazione raggiungesse 50 kRad. SPECS permette di configurare e controllare schede elettroniche e crate prossimi al detector, anche se il livello di radiazione raggiungesse 50 kRad. Consente connessioni a lunga distanza, fino a 150 m. Consente connessioni a lunga distanza, fino a 150 m. Offre interfacce standard multiple (JTAG, I2C, parallel bus, ecc.) Offre interfacce standard multiple (JTAG, I2C, parallel bus, ecc.) Funziona anche in assenza del clock del rivelatore. Funziona anche in assenza del clock del rivelatore. 40

41 14/9/2009F.Forti - SuperB Status41 Trigger L1 (e HLT) Funzione del trigger L1 è di avviare l’acquisizione delle informazioni prodotte dal rivelatore entro la finestra temporale corrispondente ad un evento. Al momento, un’architettura di L1 simile a quella di BaBar, con l’impiego di segnali dal calorimetro elettromagnetico e dalla camera a deriva, pare idonea. La frequenza di rivelazione degli eventi è di 150 kHz, dei quali 1/3 corrispondente a fondo Bhabba. Per eliminare tale fondo prefiguriamo due alternative: – La possibilità di realizzare un sistema di veto nell’L1. – Usare il cluster di computer del trigger HLT, per realizzare il filtro di reiezione successivamente. Cluster di selezione per il trigger superiore HLT. – La larghezza di banda necessaria per l’HLT di Super-B corrisponderebbe al 30% di quella disponibile già oggi per LHCb. – Condizioni di lavoro del cluster per l’HLT di LHCb: 1 MHz di input rate con eventi RAW da 50 kB (2 kHz di output rate su disco). 41

42 14/9/2009F.Forti - SuperB Status42 Elettronica di FE Moduli (mezzanine boards) di interfaccia standard per FCTS e ECS. Architettura o mezzanine per L1 Buffer CTRL Mezzanine per il Tx ottico FE  ROM 42

43 14/9/2009F.Forti - SuperB Status43 Link seriali ottici Richiede un programma di R&D, per il TDR, dedicato. Vi è necessità che fra Trasmettitore (Tx) e Ricevitore (Rx) si stabilisca una connessione con latenza costante. Il dispositivo collocato sul lato del rivelatore dev’essere resistente alla radiazione. Entro livelli di radiazione opportuni (50 kRad), è possibile il ricorso a dispositivi di Serialiazzazione /Deserializzazione commerciali. Per connessioni fra elementi del sistema, esterni alla regione prossima al rivelatore, si pensa di ricorrere all’impiego di FPGA. R&D su link seriali (2010) – Individuazione di dispositivi di serializzazione e deserializzazione commerciali. TLK2711A e TLK2711SP – Definizione di un’archiettura, e di una procedura, che consentano di realizzare canali di trasmissione con latenza costante. – Collaudo del canale di trasmissione sotto irraggiamento. Nelle tre fasi: qualifica delle caratteristiche del canale di trasmissione mediante misure del jitter del clock, e BER. 43

44 14/9/2009F.Forti - SuperB Status44 Computing - Attività per la simulazione e l'analisi Le attività di simulazioni in corso ha come obiettivo quello di fornire informazioni essenziali per la definizione del progetto e lo studio delle prestazioni del rivelatore SuperB che verrà proposto nel TDR previsto per il 2010. Vi sono vari tipi di studi attualmente in corso, fra i quali: valutazione del livello di radiazione dovuta ai fondi macchina a cui ciascun rivelatore sarà soggetto; ottimizzazione dei rivelatori; studi di fisica; studio dell'impatto sulla prestazioni finali ottenibili su alcuni canali utilizzati come benchmark, per alune varianti principali del rivelatore rivelatore e in presenza di fondi macchina.

45 14/9/2009F.Forti - SuperB Status45 Strumenti per la simulazione Sono stati sviluppati alcuni strumenti: generatori di fondi macchina basati sulla tracciatura delle particelle che circolano negli anelli e successive interazione con gli elementi della macchina; simulazione dettagliata degli elementi della macchina e del rivelatore basata su Geant4 (Bruno, Full Sim) simulazione veloce del rivelatore scritta completamente ex-novo nell'ultimo anno e mezzo, interfacciata ai programmi di analisi di BaBar (Fast Sim) infine, interfaccia fra Full Sim e Fast Sim che permette di sovraimporre i fondi macchina generati dalla prima agli eventi di collisione nella seconda e simularne quindi l'interazione nel rivelatore le particelle originate dai fondi macchina nella Full Sim vengono intercettate all'ingresso del rivelatore e salvate su appositi file (background frames) che sono poi letti dalla Fast Sim

46 14/9/2009F.Forti - SuperB Status46 Fast Sim Simulazione parametrica veloce dell'interazione e della risposta del rivelatore Tutti i più rilevanti processi fisici sono presi in considerazione tracking, dE/dx, multiple scattering, pair production, Compton scattering, e.m. showering, nuclear scattering, hadronic shower, Cherenkov photon generation In uso ormai corrrente sia per gli studi di fisica che per quelli sul rivelatore

47 14/9/2009F.Forti - SuperB Status47 Full Sim Geometrie della macchina e del rivelatore descritte tramite files GDML Scrittura in output dei Ghits Implementata digitizzazione di alcuni rivelatori (es. IFR) Non prevista lo sviluppo di una vera e propria ricostruzione per il TDR Utilizzata soprattutto per studi di fondi macchina e di performance dei rivelatori

48 14/9/2009F.Forti - SuperB Status48 Attività di produzione Si è scelto di utilizzare per il CNAF, sia come centro di riferimento dove gli utenti possono provare le applicazioni, sia come sito centrale per le produzioni comuni sia la Fast che la Full Sim sono installate al CNAF con i loro ambienti di produzione Full Sim può girare interattivamente, con sottomissione LSF o con sottomissione via GRID recentemente eseguita (in agosto) una prima consistente produzione Full Sim di background frames (5000 jobs, 96 % success rate) Si è inoltre scelto di mantenere da subito la compatibilità con la GRID create la VO SuperB, sottomissione job già possibile in alcuni siti anche non- italiani (es.: McGill) Anche grazie alla fruttuosa collaborazione con esperti CNAF e LHC si stanno ora sviluppando/selezionando gli strumenti middleware per la produzione distribuita: bookkeeping, job submission, etc.

49 14/9/2009F.Forti - SuperB Status49 Risorse richieste per il 2010 È piuttosto difficile oggi stabilire con precisione l'ammontare di CPU e disco che servirà nel 2010 per varie ragioni: si stanno provando ora per la prima volta le produzioni più impegnative dal punto di vista delle risorse e i dati di prestazioni ottenuti sono ancora del tutto preliminari; si stanno ora iniziando a chiarire i requisiti computazionali relativi alle analisi dei vari canali di benchmark che saranno essenziali per ottenere delle previsioni più accurate è difficile comparare la situazione con BaBar che aveva, allo stesso stadio del progetto, strumenti molto più primitivi; appare però molto probabile che serviranno almeno un paio di campagne di simulazioni massicce di eventi “generici” con sovrapposizione di fondi macchina, corrispondenti a luminosità integrate medie dell'ordine di 5-10 ab -1 per valutare con precisione gli effetti delle scelte progettuali in discussione; queste richiederanno la maggior parte delle risorse

50 14/9/2009F.Forti - SuperB Status50 Risorse richieste per il 2010 (I) per le risorse di CPU contiamo nella disponibilità del CNAF, di altri siti GRID INFN e di alcuni centri T1 e T2 all'estero che hanno già indicato la loro disponibilità es.: LAL, Lione, RAL, McGill, Queen Mary, Caltech le disponibilità dichiarate ammontano a oltre 1000 core dedicabili a SuperB worldwide, ma è una stima che potrebbe crescere significativamente per il disco crediamo sia necessario organizzare un repository centrale delle simulazioni prodotte al CNAF e altrove i dettagli delle nostre stime sono stati mostrati ai referees e portano ad un totale per il 2010 di : circa 400.000 day-core di CPU per le simulazioni (equivalente a 1000 core usati continuativamente da SuperB) un minimo di 50 TB per l'archivio online al CNAF delle simulazioni prodotte

51 14/9/2009F.Forti - SuperB Status51 Detector Geometry Working Group 51  forward PID device between DCH and EMC  backward EM calorimeter  SVT/DCH transition radius, internal geometry of SVT  amount and distribution of absorber in IFR  Effects of energy asymmetry. Group setup to quantify the impact of several detector options/parameters, including: Golden mode for a given scenario Non-golden, but still sensitive to deviations from the SM requires high precision on CKM parameters (obtainable with SuperB) -CKM:    + “Breco”: reconstruction of flavour-tagging B decays is crucial ingredient for SuperB physics program + possibly include channel at Psi(3770) work started on these channels Strategy: study the impact of detector options on a set of key measurements

52 14/9/2009F.Forti - SuperB Status52 Detector configurations 52 Main tool: fast simulation generate/simulate/reconstruct physics events analysis tools inherited from BaBar  =0.280 30cm space estimate for DCH electronics EMC solenoid IFR DCH SVT DIRC bwd EMC fwd PID examples of simulated detector schemes

53 14/9/2009F.Forti - SuperB Status53 backward EMC gain of ~2 in S/B with the backward EMC preliminary results with only 2 bkg sources B   with hadronic BReco analysis A. Rakitin

54 14/9/2009F.Forti - SuperB Status54 effect of 20% boost reduction From  =0.280 to  =0.238: error of S increases by 6-7%

55 14/9/2009F.Forti - SuperB Status55 timeline 55  SVT/DCH radius  performance study with FastSim has been completed  missing piece: machine background rates. First estimate in October  SVT internal geometry  preliminary study in October  fwd PID vs. fwd EMC vs. DCH length  results on >1 benchmark channel in October  consolidated results in December  bwd EMC  preliminary result for B   (main bkg sources) and B  K ( * ) in October  consolidated results in December  IFR  Geant4 simulation to estimate amount and distribution of the absorber, number of active layers, width of the scintillator bars end of 2009 2010  More studies with additional physics channels will continue throughout 2010  Optimization of detector design

56 14/9/2009F.Forti - SuperB Status56 Milestones

57 14/9/2009F.Forti - SuperB Status57 Fine 2009

58 14/9/2009F.Forti - SuperB Status58 Verbale F.Forti presenta lo stato del progetto SuperB ed i piani di lavoro per il 2010. Il progetto ha superato tutte le review scientifiche ed l’INFN ha approvato il progetto speciale SuperB-TDR volto a preparare nel corso del 2010 il Technical Design Report del progetto. La regione Lazio ha confermato il finanziamento per la preparazione del TDR. La giunta esecutiva ha approvato una prima tranche di 1M€ per il finanziamento del progetto per il 2009. L’utilizzo di questi fondi dovrà essere discusso con i referee del progetto speciale. Forti presenta la struttura del technical board del rivelatore, nonchè la stima dei costi elaborata nel 2007 per il Conceptual Design Report. Tale stima verrà aggiornata per il documento tecnico intermedio di fine 2009, nonchè rivista completamente in occasione del TDR, previsto per fine 2010. Secondo la stima attuale il costo di materiali per la costruzione del rivelatore (tenuto conto delle parti di Babar riutilizzabili), si aggira intorno a 41M€, di cui la metà circa dovrebbe essere a carico INFN, distribuita su 4-5 anni. La collaborazione internazionale è in espansione come mostra la distribuzione degli interessi istituzionali e le responsabilità nel proto-technical board dell’esperimento. Si nota in particolare la crescita dei gruppi canadesi. Forti passa quindi a descrivere lo stato dell’R&D sui vari sottorivelatori ed i piani di attività per il 2010, in particolare per quanto riguarda la collaborazione italiana, che è fortemente impegnata su molti sistemi. Alcune decisioni importanti sulla struttura del rivelatore devono essere presto prese il prima possibile: l’eventuale inserimento del particle identification in avanti e del calorimetro all’indietro. Inoltre molti dettagli nel disegno del rivelatore devono essere ottimizzati. Grazie all’intenso lavoro svolto dal gruppo SuperB esistono adesso gli strumenti di simulazione per poter valutare quantitativamente gli effetti sul reach di fisica delle diverse opzioni sul rivelatore. Tali valutazioni sono affidate ad un gruppo appositamente formato (Detector Geometry Working Group) che riporterà in commissione non appena i risultati sono maturi. Forti sottolinea come sia necessario un indicazione chiara da parte del governo sulla approvazione del progetto entro la fine del 2009, per mantenere compatta la collaborazione e rimanere competitivi.

59 14/9/2009F.Forti - SuperB Status59 Detector Layout – Reuse parts of Babar BASELINE OPTION Green: remake Purple: reuse

60 14/9/2009F.Forti - SuperB Status60