Alessandro Cardini / INFN Cagliari

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LHCb Status Report Alessandro Cardini / INFN Cagliari

A. Cardini / INFN Cagliari
Outline Stato dell’esperimento e della presa dati Stato dell’Upgrade e previsione attività 2017 Sblocchi SJ, ridistribuzione Missioni, restituzioni I nostri interessi per le successive fasi di upgrade di LHCb CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Run 2 LHC seriamente al lavoro per incrementare la luminosità integrata per ICHEP, 60% efficienza, fill lunghi, interfill brevi (malgrado le limitazioni sull'intensità massima (~2000 bunches) e i due incidenti, 29/4 (faina) e 25/5 (PS power supply backup failure)) Grande impegno di LHCb per le operazioni al pit e per il computing, le prospettive per il 2016 sono migliori delle previsioni Configurazione attuale a 2040 bunches (1715 in collisione) non ottimale per LHCb, ma in ogni caso dead time solo del 10%, e inefficienza totale 13% (!!!) I tempi di interfill troppo brevi non ci permettono di processare tutti i dati deferred nell’interfill – stiamo lavorando per trovare possibili soluzioni Novembre: pPb collision 1 settimana a 5 TeV, bassa intensità (anche pHe con SMOG) 2.5 settimane a 8 TeV, alta intensità CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Superati 500 pb-1 ieri alle 15:15 !
CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Molti nuovi risultati previsti per ICHEP Si spera che per CKM (Mumbai, dicembre 2016) si possano già cominciare a usare i dati raccolti nel 2016 Al lavoro per arrivare a O(300) talk anche nel 2016 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Pubblicità 9 May 2016 The most precise measurement of the assl asymmetry 28 June 2016 Observation of four exotic-like particles CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Stato Subsystems Entrambi i RICH funzionano bene Miglioramenti significativi nell’allineamento degli specchi Alcuni HPD hanno qualche occasionale problema, ma abbiamo soluzioni pronte da essere applicate Stazioni a muoni efficienti Allineamenti spaziali e temporali ok Miglioramento nel SW del sistema di controllo delle camere, e qualche issue HW ancora da comprendere Sistema di ricircolo gas GEM in operazione, 90%, stabile e qualche glitch iniziale, correnti e performance GEM molto stabili Trigger & DAQ online alignments & calibrations + produzione turbo streams (90% event size reduction) sono di routine Qualche issue per l’alta efficienza di LHC che non ci da il tempo per svuotare i dischi CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

UT SALT128 submission in progress Hybrids EDR/PRR moved to early 2017 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Flex & pigtails 1st version in Oct. 14 2nd version performance much improved PRR Nov. 16 (planned Jul 16) Produzione nel 2017 MI restituisce 20ke ora, nel 2017 prevede di chiedere 160ke per produzione flex CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

UT schedule CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

RICH Upgrade R12699 4x R11265 RICH2 RICH1 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

RICH Upgrade: CLARO (MIB) + FEB (FE)
Breaking News Test sotto radiazione e test beam nuovo CLARO+FEB appena completati con successo! CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Stato Gare RICH 2016 Quanto segue è SJ CLARO+FEB PRR previsto il 26/7/2016 FE 160ke ( di cui 120ke riportati dal 2015) per produzione front-end board MIB 220ke CLARO 90ke per concludere contrattoMAPMT PRR cella elementare previsto per il 2/9/2016 GE 167ke (di cui 86ke riportati dal 2015) base-board + back-board 25ke (di cui 20ke riportati dal 2015) meccanica cella elementare PRR Meccanica RICH previsto per Aprile 2017 (EDR a maggio 2016 per RICH1/2, tutto ok ) PD 95ke ( di cui 70ke riportati dal 2015)  questa cifra è stata riportata al 2017 Altre news Test beam CLARO + FEB appena terminato, tutto ok col nuovo design! (anche con la cella grande da 2”) Il 18 maggio c'è stato l’EDR di RICH1/2 meccanica/ottica, superato con successo A fine giugno c'è stato l’EDR della board digitale (non di responsabilità’ italiana) Situazione gare Siamo quindi in attesa dei vari PRR per fare partire le gare – more news a settembre Siamo molto preoccupati dai possibili ritardi introdotti dalle nuove procedure per gli acquisti e in attesa che i responsabili amministrativi capiscano come procedere CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

MUON Upgrade CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Muon Upgrade Timeline EDR elettronica (nSYNC, nODE, nSB e nPDM): Nov OK Fine 2016: test catena elettronica completa (nODe + TELL40 + SOL40) PRR elettronica: Aprile 2017 Nel 2017 parte la produzione dell’ASIC nSYNC, delle nODE e dell’elettronica di controllo nSB+nPDM CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Costi Upgrade 11APR16) CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Now vs. CTS 2013 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Situazione SJ LHCb ad oggi
BO/cons: 25ke per sistema test PCIe40 CA/app: 40ke per 2^ run fonderia nSYNC CA/spserv: 200ke M&O-A CA/miss: 76.5ke tasca indivisa FE/miss: 5ke per tecnici a LNF per produzione MWPC GE/spserv: 5.5ke MOF-B RICH LNF/cons: 8ke per produzione prototipo nODE LNF/spserv: 31/5ke MOF-B MUON MI/app: 20ke data-flex (SJ PRR) RM1/app: 10ke per prototipi nPDM/nSB CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Richieste sblocco SJ Spese Servizi CA/spserv: 200ke per 2^ tranche M&O-A GE/spserv: 5.5ke per 2^ tranche MOF-B RICH LNF/spserv: 31.5ke per 2^ tranche MOF-B MUON Missioni CA/miss: 76.5ke tutti da ripartire FE/miss: 5ke per tecnici a LNF per aiuto nella produzione delle MWPC spare Apparati + Consumo LNF/cons: 8ke per produzione prototipo nODE – chip nSYNC in arrivo a fine luglio e design scheda completato RM1/app: 10ke per prototipi nPDM/backplane – architettura nPDM e backplane definita e design in progress CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Proposta suddivisione residuo missioni
Si propone di suddividere il residuo SJ di 76.5ke nella tasca di Cagliari nel modo seguente, per permettere di riequilibrare la disponibilità visto che alcune Sezioni sono in difficoltà: BA 0.5ke FE 6.5ke FI 2.5ke GE 11.5ke LNF 16ke MI 8.5ke MIB 18ke PI 13ke Alcuni commenti: RM2 ha speso molto poco, non ha per ora preso parte a turni e che prevede di farlo nella seconda metà dell'anno, e sono inoltre previste le attività legate al MiniDAQ che si concentreranno temporalmente quando nSYNC e nODE saranno disponibili per il test (Q4/2016) PD e RM1 hanno una disponibilità leggermente maggiore della media ma ci sono delle attività previste che prevediamo porteranno ad un corretto utilizzo del fondo missioni assegnato CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Restituzioni BO/cons: 25ke per sistema test PCIe40  restituzione in quanto si tratta di una attività non più necessaria (U. Marconi: “Le condizioni contrattuali per la realizzazione delle schede di readout PCIe40, per l’upgrade della DAQ di LHCb, prevedono che la ditta appaltatrice garantisca il funzionamento e il collaudo degli esemplari prodotti. Inoltre, sempre secondo contratto, dovranno essere garantiti interventi di riparazione nel caso di guasti. Viste le condizioni, non riteniamo esistano ragioni per allestire sistemi di collaudo delle board in Sezione”) MI/app: 20ke data-flex (SJ PRR)  PRR previsto NOV16  restituzione in quanto la produzione si farà solo nel 2017 PD/app: 94ke meccanica RICH  PRR previsto APR17 per ritardo definizione meccanica RICH1  produzione nel 2017 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

LHCb Upgrade fase 1b & beyond
Manchester, 6+7 aprile 2016 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Future Upgrade Roadmap
Interessi italiani – in sinergia con attività RD_FASE2 Tracking 4D (fast timing pixels sensors) Track-trigger uRwell detectors per regioni interne muon system Improved muon station shielding (1.7m thick iron shielding) CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

4D Fast Tracking at HL-LHC
Bologna, Cagliari, Ferrara, Milano

Tracking at HL-LHC High-Luminosity LHC phase: 5×1034 cm-2s-1 with leveling (ATLAS and CMS) and 1-2×1034 cm-2s-1 for LHCb Average number of visible interactions ~140 (~40 for LHCb) Precise tracking will be extremely challenging The use of precise timing information can dramatically improve tracking in the HL-LHC high pile-up conditions Simplification of pattern recognition (increased speed) Significant reduction in ghost tracks CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Proposed activity We plan to build an innovative radiation hard time-tagging pixel detector and a fast real-time tracking system This will enable LHCb to run at the luminosity foreseen for the HL-LHC phase and exploit the full potential for flavor We will maximize synergies with other experiments In the first period: Production of new 3D sensors with optimized geometry for timing (G.F. Dalla Betta, funded production lot at FBK for RD_fase2) Use NA62 Gigatracker TDCpix ASIC bump-bonded to the sensor (flip-chip bonding) Use NA62 Gigatracker off-detector read-out electronics and DAQ (replicate read-out boards and DAQ system) CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Online Downstream Reconstruction
Pisa group proposal for LHCb Phase IB

Downstream tracking in LHCb
m (MeV) 𝜏 (10-12 s) Bd 5300 1.5 KS 500 90 𝛬 1120 260 KL 50000 K+ 490 10000 𝛴+ 1190 80 Long tracks (L) include VELO, TT, and T-stations Downstream tracks (D): just TT and T-stations: accept long-lived particles (>10ps) Downstream tracking not foreseen in trigger upgrade TDR: It could very well be that after LS2 what is not reconstructed online will not be available to the analyst (TURBO does not keep raw data) -> This impacts efficiency for KS , KL , 𝛬 … Es. KS: NDD~3 x NLL , KL: NDD~5 x NLL (albeit with 50% worse resolution)

Proposed Implementation
Based on the results of the current R&D project ‘RETINA’ in CNS5 FPGA-based real-time track reconstruction at 40MHz with low-latency Very encouraging early results show this to be feasible for LHCb 1B We are discussing the implementation with LHCb management and subsystems experts Positive initial feedback received Plan to insert the new device in the Event Builder -> make downstream tracks available upfront (at the very start of HLT1) We are collaborating in defining size and connectivity of the device We are NOT asking the CSN1 for any resource assignment at this time Will be back to CSN1 with a request after a detailed plan has been drafted

LABORATORI NAZIONALI DI FRASCATI
µ-RWELL for high rate environment G. Bencivenni (a), R. de Oliveira (b), M. Gatta (a), G. Morello (a), A.Ochi (c) M. Poli Lener (a) LNF-INFN, Italy, (b) CERN, Meyrin, Switzerland, (c) Particle Physics Group, Department of Physics, Kobe University, Kobe, Japan

The µ-RWELL architecture
Drift/cathode PCB Copper top layer (5µm) DLC layer ( µm) R ̴ MΩ/□ Rigid PCB readout electrode Well pitch: 140 µm Well diameter: µm Kapton thickness: 50 µm 1 2 3 µ-RWELL PCB G. Bencivenni et al., 2015_JINST_10_P02008 The µ-RWELL detector is composed by two elements: the cathode and the µ-RWELL_PCB . The µ-RWELL_PCB is realized by coupling: a “suitable WELL patterned kapton foil as “amplification stage” a “resistive stage” for the discharge suppression & current evacuation “Low particle rate” (LR) << 100 kHz/cm2: single resistive layer with edge grounding (CMS-phase2 upgrade - SHIP) “High particle rate” (HR) > 1 MHz/cm2: double resistive layers with “through vias” grounding (MPDG_NEXT- LNF & LHCb-muon upgrade) a standard readout PCB CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

2017 R&D program Design, engineering and construction of µ-RWELL prototypes (M2R1 size: 30x25 cm2 with pad size of 0.63x0.77 cm2) following the double resistive layout scheme External PCB Companies will be involved for the prototypes construction Gain and rate capability will be measured with LNF Efficiency and time resolution will be measured in a test CERN CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Improved Muon System Shielding (@LS3)
Reuse of the OPERA magnets iron slabs CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Richieste Finanziarie Future Upgrade
Si tratta di richieste poco più che simboliche per fare partire, nell’ambito degli R&D già in corso, alcuni studi specifici per il Future Upgrade di LHCb Le vorremmo inserire nei Preventivi 2017 Tracking 4D: ~18ke per bump-bonding sensore 3D (ottimizzato per elevate risoluzioni temporali e prodotto in ambito RD_FASE2) su chip readout NA62 uRWELL ~10ke per sviluppo rivelatore con piano resistivo ottimizzato per operare alla rate prevista in M2R1 in CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Conclusione LHCb sta prendendo dati con altissima efficienza I rivelatori sono alla loro top performance Molti risultati di fisica attesi per ICHEP e oltre Intensissima attività sul fronte upgrade e alcuni ritardi Moltissimi PRR previsti nei prossimi mesi per fare partire la produzione dei vari componenti Interesse della collaborazione italiana per Future Upgrade con R&D sinergiche con attività ongoing di RD_FASE2 e altri progetti INFN CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Backup Slides CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

Physics opportunities
Charmless B decays to CP eigenstates with neutral kaons, “gold-plated modes” (B→ KSKS , B→ KSKSKS, B→eta’ KS, B→phi KS, B→omega KS ) Decays with baryons (𝛬’s) in the final state SU(2) partners of already well-measured channels (often involve a Ks) LHCb has current best limit on Ks → µµ, despite 1% efficiency (3x prescale) –> this can be improved by a large factor. Charm decays: SU(2) and SU(3) analysis of hadronic decays, and study of SU(3) symmetry breaking; Ds→ KSpi+ versus D+→ KSK+, and D→ KSKS, D+→ KS pi+ Hidden sector WIMP DM and Majorana neutrinos: in LHCb limits on hidden sector bosons (e.g., in B -> K* A, with A -> mu+ mu-) or Majorana neutrinos (e.g., B+ -> N mu+ and D(s)+ -> N mu+ , with N -> pi+ mu-) would be extended above the current ~10 ps limit.

Main features of the µ-RWELL detector
the µ-RWELL is intrinsically a spark protected detector and it has a very simple construction procedure: only two mechanical components  µ-RWELL_PCB + cathode no critical & time consuming assembly steps: no gluing no stretching easy handling no stiff & large frames suitable for large area with PCB splicing technique (more simple than GEM) cost effective: 1 PCB r/o, 1 µ-RWELL foil, 1 DLC, 1 cathode and low man-power easy to operate: very simple HV supply  2 independent channels or a trivial passive divider (3GEM detector  7 HV channels) Non ha bisogno di cornici (frames) grandi e rigide (Stiff  rigido)

Layout of the µ-RWELL_PCB for High Rate
tested - to be engineered ( R&D to be done) Copper layer 5 µm 1 Kapton layer 50 µm DLC-coated kapton base material: DLC layer  0.1 – 0.2 µm (10 – 100 M/) 2 2nd resistive kapton layer (25 µm thick) with 1/cm2 “through vias” density, with a suitable resistance. DLC-coated kapton base material 3 2nd resistive kapton layer solder resist (12 µm) on pad/strips readout on standard PCB (1 – 1,6 mm) “through vias” for grounding DLC-coated base material after copper and kapton chemical etching (the WELL amplification stage) 4 CSN1, 08JUL16 A. Cardini / INFN Cagliari

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