L’ESPERIMENTO CMS Bari – Preventivi 2015– Luglio 2014.

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1 L’ESPERIMENTO CMS Bari – Preventivi 2015– Luglio 2014

2 CMS: le attività in corso  Analisi dati a 7 e 8 TeV (RUN1)  Preparazione alla presa dati a 13 TeV (LS1 e RUN2)  Attività per Upgrade Fase1 e per High Luminosity LHC Upgrade (Fase2) LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 Luminosità (cm -2 s -1 ) Luminosità integrata (fb -1 ) RUN1 RUN2 HL-LHC 13 TeV RUN3 3000 fb -1 300 fb -1 30 fb -1 PU=40PU=60 50 – 25 ns 25 ns PU=140

3 Pubblicazioni CMS  > 300 articoli di fisica pubblicati  articoli/mese  60-80 ancora da dati di RUN1  9 articoli di detector performance  > 20 articoli con raggi cosmici  1 descrizione CMS  1 su SCIENCE  1 su NATURE PHYSICS  1 con TOTEM (sottomesso a EPJC)  1 con LHCb (da sottomettere a Nature)

4 Verifica dello Standard Model Con i dati a 7 e 8 TeV verificate le previsioni dello Standard Model in un range di 6 ordini di grandezza!!

5 Massa del top Presentata a marzo la misurata di CMS con una precisione migliore di quella del risultato combinato LHC-FNAL https://cds.cern.ch/record/1690093 CMS PAS TOP-14-001

6 Nessuna Evidenza di Nuova Fisica numerose analisi nel quadro della Supersimmetria e di altri modelli sulla Fisica Oltre lo SM, non hanno ancora mostrato evidenza di nuove particelle la ricerca continua…

7 Attività di Analisi con il coinvolgimento del Gruppo CMS di Bari

8 Proprietà del bosone di Higgs  tutti i dati 2011-2012  5.1 fb -1 7 TeV, 19.7 fb -1 8 TeV  125.6 ± 0.4(stat) ± 0.2 (syst) GeV Phys. Rev. D 89, 092007 (2014)  Spin e Parità  osservazioni consistenti con l’ipotesi scalare  ipotesi pseudoscalare e spin 1 escluse (@99% CL)  ipotesi spin 2 escluse (@95% CL)  Massa

9 Larghezza di decadimento del bosone di Higgs SM  misura diretta  N. Kauer, G. Passarino, JHEP 08 (2012) 116 F. Caola, K. Melnikov Phys. Rev. D88 (2013) oss.(att.) @95% C.L:  H < 5.4(8)  H SM  H < 22 (33) MeV

10 H  ZZ a Bari Il gruppo di Bari svolge un ruolo primario nelle analisi con H  ZZ Persone: N. De Filippis e S. Chhibra H  ZZ  4l  sviluppo della selezione  misura della Massa e dello Spin  presentati a Moriond 2014 ultimi risultati sulla larghezza H  ZZ  ll   sviluppo della selezione  ricerca di un bosone tipo-Higgs nel modello a singoletto elettrodebole

11 Decadimenti fermionici del bosone di Higgs Nature Physics http://dx.doi.org/10.1038/nphys3005 (2014)  chiara evidenza del decadimento in fermioni Il gruppo di Bari, con A. Colaleo, C. Calabria, R. Radogna e R. Venditti è parte attiva nella ricerca dell’Higgs prodotto in associazione con bosone W  significatività oss. 3.8 σ (4.4 σ attesa)

12 Quarkonia Il gruppo di Bari è protagonista anche nella ricerca di mesoni esotici (mesoni XYZ) con A. Pompili e L. Cristella Phys Lett B 734 (2014) 261 conferma con CMS degli stati neutri Y(4140) e Y(4275) visti da CDF e non da LHCb Interesse nello studio della loro natura (con i dati 2012) B +  J/  K + Ricerca con CMS nel decadimento B 0   S  K  della Z(4430) + (candidata tetraquark, scoperta da Belle e confermata da LHCb ma non da BaBar) Ricerca anche della Z c (3900) + (BES-III, Belle), della Z c (4195) + (Belle) e della Z c (4240) + (LHCb) A. Pompili Convener del Gruppo Quarkonia (L3)

13 Nuovi Interessi a Bari  Ricerca del bosone Z’ previsto in numerose estensioni del Modello Standard  interesse per il canale Z’  μ + μ -  N. De Filippis, S. Chhibra, A. Colaleo, R. Radogna  Ricerca produzione di coppie HH (per HL_LHC?)  misura dell’accoppiamento del bosone di Higgs a se stesso è importante per ricostruire il potenziale associato al campo di Higgs (arXiv:1212.5581v2)  la produzione di coppie di H ha una sezione d’urto molto bassa (~2 ordini di grandezza minore per la produzione di singolo Higgs)  Segnale di Fisica Oltre il Modello Standard (es. Radione)  A. Colaleo, C. Caputo, R. Venditti, F. Errico R b bbar tau

14 Attività nel Muon e nel Tau POG (Physics Object Group)  Muoni:  studio delle prestazioni della ricostruzione, identificazione, trigger ed isolamento  studio delle prestazioni dei rivelatori GEM nella ricostruzione di muoni per gli upgrade  C. Calabria, C. Caputo, S. Chhibra, A. Colaleo, N. De Filippis, R. Radogna, R. Venditti, P. Verwilligen  C. Calabria Upgrade Muon POG Contact  Tau:  studio dell’isolamento del tau e misura della rate di falsi tau  C. Calabria, R. Venditti

15 TIER2

16 PBS Secondi di CPU usati CPU medie usate % di efficienza di CPU

17 Produzione Monte Carlo  Responsabilità a Bari:  Coordinatore Tier2 – G. Maggi  MC Operation Coordinator for CompOps (L3) – V. Spinoso  MC Production Manager for PPD (L3) – V. Spinoso  Bari ospita uno dei redirettori Europei di Xrootd (Insieme a Pisa) – G. Donvito  job MC completati nell’ultimo anno

18 Attività del Tier2 di CMS  Il gruppo di CMS partecipa al PRIN STOA_LHC (Sviluppo di Tecnologie per l’Ottimizzazione dell’Accesso ai dati di LHC) con gli altri esperimenti di LHC  G. Maggi, G. Donvito, G. Miniello, A. Pompili, L. Cristella  L’attività del gruppo barese si è concentrata su:  Studio dell’uso di GPU per il fit (GooFIT) [A. Pompili, L. Cristella]  Studio delle performance di accesso ai dati su rete geografica attraverso l’uso di Xrootd [G. Miniello, G. Donvito, G. Maggi]  Test sull’uso di risorse di Cloud Computing per l’istanziazione dinamica di una PROOF Analysis Facility [G. Miniello, G. Donvito, G. Maggi]

19 Richieste CMS Tier2 Bari  fra dismissioni e crescite, le richieste per il 2015 di Bari nel Calcolo di CMS sono le più alte fra i T2 INFN  nel 2016 saranno anche maggiori  il finanziamento di ReCaS non finisce nei libroni ma si sta valutando l’idea di usare alcune risorse di ReCaS ancora non allocate per soddisfare queste richieste

20 Attività durante LS1 e per l’Upgrade di Fase 1

21 Attività RPC durante LS1 Responsabilità LV2 - 2013-14  Deputy PM (G. Pugliese)  Upgrade coord. (M. Abbrescia)  Upscope coord. (G. Iaselli)  Run coord. (M.Maggi)  DPG coord. (P. Verwilligen) Responsabilità LV2 - 2013-14  Deputy PM (G. Pugliese)  Upgrade coord. (M. Abbrescia)  Upscope coord. (G. Iaselli)  Run coord. (M.Maggi)  DPG coord. (P. Verwilligen) Principale contributo barese a LS1: 1.Costruzione ed installazione della 4 a stazione dell’Endcap 2.Lavori di riparazione (recuperato il 40 % del gas leak totale) delle camere del Barrel 3.Attività di Commissioning e Global Run Nel 2014 anche attività per l’Upgrade di Fase2 1.Studi di simulazione regione alto eta 2.Preparazione CMS Upgrade Technical Proposal

22  attuale pixel detector progettato per L≈1x10 34 cm -2 s -1  nuovo rivelatore a pixel da installare tra 2016-2017  3  4 strati Barrel  2  3 dischi Forward  nuovo ReadOut Chip  ridotto material budget  operare con 100 PU  impegno INFN per il nuovo rivelatore a pixel di CMS metà layer 3: 176 moduli  250 moduli necessari tenendo conto di 80% yield e 15% spares Pixel Upgrade (Fase1)

23 Richieste Servizi Pixel Upgrade ( F ase 1)  richieste servizi 2015  10 m.u. Camera Pulita  2 m.u. Officina Meccanica  1 m.u. Servizio Elettronico  produzione moduli in Camera Pulita da 10/2014 a 12/2015 1.integrazione bare module con HDI 2.wirebonding ROC con HDI 3.test moduli  assemblati 7 moduli analogici e il primo modulo digitale  D. Creanza, M. de Palma, L. Fiore, S. My completato il setup di produzione con tutti i tool necessari + spare

24 Primo Modulo Digitale Assemblato a Bari (grazie a Michele Franco e Nicola Lacalamita per la realizzazione di tutti i tool necessari) Tool per l’inserzione del cavo sul mini connettore Molex (grazie a Giuliano Sala e Pasquale Cariola per l’assemblaggio)

25 Attività per l’Upgrade di Fase2

26 Trigger/DAQ L1 (hardware) con tracce e rate ∼ 500 kHz a 1 MHz Latenza ≥ 10µs HLT output fino a 10 kHz Muoni Sostituzione elettronica FE DT Completare copertura nella regione in avanti (nuova tecnologia GEM/RPC) Studiare Muon-tagging fino a η ∼ 4 Sosituzione FEB dei dischi interni delle CSC Nuovi Calorimetri Endcap Resistenti alla radiazione - alta granularità Studiare copertura fino a η ∼ 4 Nuovo Tracciatore Resistente alla radiazione - alta granularità – materiale ridotto Tracce nel Trigger di Livello 1 Copertura fino a η ∼ 4 https://cds.cern.ch/record/1605208/files/CERN-RRB-2013-124.pdf ECAL Barrel Sostituire elettronica FE CMS Upgrade per HL-LHC

27 Technical Proposal per l’Upgrade di Fase2

28 INFN e R&D per la Fase2  Creata in CSN1 una sigla ad hoc: RD_Fase2  Unisce R&D per Fase2 di CMS e ATLAS  Percentuali dichiarate in questa sigla saranno sommate a quelle di CMS  Responsabili nazionali e locali gli stessi di CMS e ATLAS  INFN garantisce 2.2 M€ di finanziamento per tutti gli R&D di Fase2 per 2014-2017  Alcuni RD saranno gestiti dalla sigla RD_Fase2 (1692 k€)  Per altri saranno presentati progetti nella CSN5 (512 k€)  Tracciatore 820 k€ RD_Fase2 + 212 k€ CSN5 (HVCMOS-ATLAS)  Track Trigger 150 k€ RD_Fase2 + 300 k€ CSN5  RPC 206 k€ RD_Fase2  GEM 15 k€ RD_Fase2  CHIPIX65: progetto in CSN5 2014-2016 sviluppo di ROC 65 nm per pixel CMS e ATLAS

29 Tracker Fase2 Tracciatore progettato per resistere fino a 500 fb - 1 Per HL-LHC deve essere completamente sostituito  R&D per Outer Tracker in fase avanzata  R&D per Rivelatore a Pixel iniziata TP Tracker Layout Moduli Strip/Strip Moduli Strip/Pixel Moduli a Pixel

30 R&D a Bari per Tracker Fase2 Il gruppo di Bari è coinvolto nell’attività di R&D per lo sviluppo di sensori (planari e/o 3D) resistenti fino 2x10 16 n(1MeV)/cm 2 INFN: R&D dei pixel in comune con ATLAS fonderia FBK progetto finanziato (richieste finanziarie 2015 in fase di elaborazione) Estate 2014: produzione di un primo batch di sensori planari a pixel Autunno 2014: produzione di un primo batch di sensori 3D a pixel e di un batch di sensori con active/slim edge Attività a Bari: caratterizzazione in Camera Pulita assemblaggio rivelatori per Test Beam analisi dati test beam irraggiamenti (test su differenti tecniche di taglio) Richieste: 1 m.u. Camera Pulita + 2 m.u. officina Personale: D. Creanza, M. de Palma, L. Fiore, S. My

31 Attività CMS RPC per l’Upgrade di Fase2 Upgrade (RE3-1 & RE4-1) R&D di RPC innovativi per coprire la regione fino ad  = 2.4. Consolidamento: 1.Studi di longevità del sistema 2.Studio di miscele di gas ecologiche

32 Studi di consolidamento 1.Gamma Irradiation Facility (GIF++): entrerà in funzione all’inizio del 2015. Una sorgente di gamma (Cs 137, di 16.7 TBq di attività) ed un fascio di muoni (di 100 GeV/c ed intensità 10 4  /spill) consentiranno di irraggiare i rivelatori con un flusso di gamma fino a 10 8  /scm 2 e di monitorarne le prestazioni. Si prevede di integrare valori di dose e carica equivalenti a 10 anni di HL-LHC in circa 1 anno di irraggiamento. 2.Studi di nuove miscele gassose: Test di nuove miscele con gas a minor impatto ambientale. Le prestazioni del rivelatore verranno studiate, inizialmente con  cosmici, presso un telescopio per muoni al CERN e successivamente e alla GIF++. Fisici: G. Pugliese (1), M. Abbrescia (2), M. Maggi (2) Tecnici: 3 mu tecnico meccanico

33 R&D RPC Fase 2 R&D RPC innovativi Prestazioni richieste: 1.Rate capability ≈ 2 kHz/cm 2 2.Stabilità delle prestazioni fino ad una carica totale integrata di ≈ 2 C/cm 2 @ 3000fb -1 Costruzione di prototipi di RPC realizzati con nuovi elettrodi di minor resistività (bachelite e/o vetro), nuove geometrie (elettrodi/gap più sottili) e nuova elettronica di read-out. Le prestazioni dei prototipi verranno studiate, inizialmente con  cosmici, presso un telescopio per muoni al CERN e successivamente alla GIF++. Fisici: G. Iaselli, G. Pugliese Tecnici: 2 mu tecnico meccanico + 1 mu servizio elettronico

34 Il progetto GEM per l’upgrade di CMS Fase1 LS2  GE1/1: efficienti camere di precisione (100-200 μ m/4-5ns)  trigger e tracciamento  144 camere, 72 supercamere, 1 supercamera tripla GEM/10 0 Fase2 LS3  ME0 per muon tag nella regione a più alto   Attese rate di diverse decine di kHz  GEM  R&D per ME0 iniziata  216 camere, 20 0 GE1/1 GE2/1RE3/1RE4/1 ME0 – Elettronica di Front-end: in sviluppo VFAT3 con capacità di trigger/tracciamento – R&D per Back-end, DAQ, e elettronica per trigger: in sviluppo per lo “slice test” e per GE1/1 Fase2 LS3  GE2/1: camere di precisione fino a η = 2.45 per trigger e tracciamento  72 camere/36 supercamere: 1 supercamera/20 0

35 2014/15YETS 2015/162016/172017/182018/19 Produzione e QC delle camere Prototipo del VFAT3 Installazione Camere “Slice Test” Commissioning delle camere “Slice Test” Produzione delle camere Installazione di GE1/1 QC delle camere con l’elettronica finale Sviluppo Temporale del Progetto GE1/1 TDR a fine 2014 Finanziamento per GE1/1 approvato dall’INFN e s.j al TDR nel 2014

36 2013-2014 (ottimizzazione e preparazione) Ottimizzazione Risoluzione Temporale -Studio della risoluzione temporale di camere delle dimensioni tipiche di GE1/1 in funzione della tensione meccanica dei fogli di GEM, della larghezza della gap e delle miscele di gas Elettronica di Front-end -Progetto del Chip e del CFD, responsabilità dello Control Bias Monitoring e della circuiteria per lo Slow Control Simulazioni -Camere GEM nel software di ricostruzione e identificazione dei muoni Studio delle prestazioni del muon ID e del beneficio che alcuni canali di fisica possono avere dal miglioramento delle prestazioni ad alto eta del sistema di muoni (H → ZZ → μμ, H → ττ,... ) 2015-2018 (produzione delle camere) Produzione del 25% delle camere (40 chambers) (BARI+LNF) Produzione dei VFAT3 INFN BARI: impegni GE1/1

37 Attività per la Costruzione delle GEM a Bari  Box per raggi X (completata)  Sistema distribuzione Gas (quasi completo)  Montaggio della GEM1/1_IV su supporto (completo)  Installatione del SW per lo slow-control dell’HV (in progress)  Sistema DAQ (installata)  Controllo SW della Sorgente a Raggi X (da installare)  Quasi pronti per i test con sorgente a raggi X 37

38 Equipaggiamento in CR 38 Box a tenuta per test qualità fogli GEM Tavolo Ispezione Ottica Sistema Mitutoyo per ispezione visiva assistita (risoluzione 10  m)  Camera Pulita completamente equipaggiata  Facility a Raggi X in fase di allestimento Infrastruttura per la costruzione delle GEM a Bari

39 39 Alcune fasi del montaggio della GE1/1_IV Ringraziamo Lacalamita, Papagni e Martiradonna per il supporto e l’ottimo risultato ottenuto

40 Attività per la messa a punto della Facility a Raggi X 40 Sorgente raggi X Sistema controllo Gas quasi pronto: da connettere al PC GE1/1_IV all’interno della X-box Connesso al sistema di DAQ Movimento XYZ

41 Status of VFAT3 In May 2014 two prototypes were submitted to IBM foundry: 1. VFAT3_CFD1 (completely developed in BARI, INFN funding)  8 channels of Constant Fraction Discriminator  Bias circuitry (Bandgap, CDAC8, CDAC6)  Temperature sensor  2 different schemes of input protection circuits  Slow control SPI interface 2. VFAT3_CFE1 (developed by Saclay & Bari, AIDA funding)  16 channels of Front-End (Saclay)  Bias circuitry: Bandgap, CDAC8, Calibration (Bari) The prototypes will arrive in September 2014  Test The design of readout and slow control interface (Bari + CERN) is in good progress First submission of full chip expected in 2015

42 Richieste GEM 2015 42 1. Costruzione di 2 nuove camere ultima generazione GE1/1 ( 2015) per “slice tests” : 16 kEuro 2. Test beam activities (richieste missioni): 1 m.u. tecnico meccanico 3. Responsabilità baresi nel Gruppo GEM: 1.Responsabile costruzione camere a Bari (A. Ranieri) 2.DPG ccordinator A. Colaleo 3.Resource Manager A. Colaleo 4.Upgrade Muon POG contact C. Calabria 5.Run coordinator M. Maggi 6.Pubblication&Conference board M. Abbrescia Richieste servizi 2015: 1. Tecnici Meccanici: N. Lacalamita (esperto) + 1 = 2.m.u. 2. Camera Pulita : 2 m.u. 3. Servizio Elettronico: (M. Papagni) 2 m.u. 4. Tecnico Progettista elettronico GASTONE32_v2 board : 1 m.u. 5. Servizio Elettronico (VFAT3): 2 m.u.

43 Sommario richeste servizi CMS Camera Pulita (m.u.) Servizio Elettronico (m.u.) Officina Meccanica (m.u.) GEM5*5* 3 RPC15 TRACKER1114 TOTALE11712 * : 4 + 1 progettista elettronico PCB

44 Responsabilità in CMS L1 Lucia SilvestrisDeputy Upgrade Project Leader Gabriella PuglieseDeputy RPC Project Manager L2 Marcello AbbresciaRPC Upgrade Coordinator Anna Colaleo GEM Resource Manager GEM DPG Coordinator Giuseppe IaselliRPC Upscope Coordinator Marcello Maggi RPC Run Coordinator GEM Run Coordinator Piet VerwilligenRPC DPG Coordinator L3 Marcello AbbresciaRPC Editorial Board Chair Giorgio MaggiCoordinatore Tier2 Alexis PompiliQuarkonia Convener Vincenzo Spinoso MC Request Manager MC Production Coordinator