P-ILC Stato delle cose Massimo Caccia Catania, 4 luglio 2006.

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1 P-ILC Stato delle cose Massimo Caccia Catania, 4 luglio 2006

2 Lo scenario internazionale  LCWS, 9-13 Marzo, Bangalore : ILC Global design effort team conferma la scala temporale definita nel 2005 (7 anni di costruzione ed installazione dal momento in cui la garanzia della copertura finanizaria e’ assicurata) e concorda sulla metodologia di valutazione dei costi. Viene riconosciuto il “ Quarto Concetto ” sperimentale, che assume un DREAM calorimeter vengono presentati, in bozza, i Detector Outline Document dei quattro “concetti”  EPP2010: Elementary Particle Physics in the 21 st Century ; Il rapporto finale del comitato incaricato dalla National Academy of Sciences Americana e’ reso pubblico il 26 Aprile

3 The results of the committee’s analysis have led to its chief recommendation. TheUnited States should remain globally competitive in elementary particle physics by playing a leading role in the worldwide effort to aggressively study Terascale physics. To implement the committee’s chief recommendation, the Department of Energy and the National Science Foundation should work together to achieve the following objectives in priority order: Fully exploit the opportunities afforded by the construction of the Large Hadron Collider (LHC) at the European Center for Nuclear Research (CERN). Plan and initiate a comprehensive program to become the world-leading center for research and development on the science and technology of a linear collider, and do what is necessary to mount a compelling bid to build the proposed International Linear Collider on U.S. soil. Expand the program in particle astrophysics and pursue an internationally coordinated, staged program in neutrino physics. Dal sommario del rapporto finale:

4 A vision for Fermilab Presentation to the National Academy Panel EPP 2010: Elementary Particle Physics In the 21 st Century Pier Oddone, 5/16/05 The Energy Frontier (ILC) The Energy Frontier (ILC) is the highest priority initiative for the laboratory

5 Una delle decisioni e’ stata quella di giungere, entro la fine dell’anno, alla bozza di un White Paper A detailed guide to the activities of the VTX community (Chief editor: MCa)

6 P-ILC 2006  focalizzato sullo sviluppo di rivelatori monolitici a pixel con architettura di sparsificazione  unita’ di Milano (Politecnico & Insubria) [testing & commissioning, simulazione ISE-TCAD, analysis sw], Pavia (Pavia e Bergamo) [design 0.13  m STm], Roma III [design 0.25  m TSMC, Si Strip telescope, analysis sw], Ferrara [DAQ, FPGA based]  contesto internazionale/sinergie: EUDET, un progetto I3 (integrated infrastructure activities) nel contesto del VI Programma Quadro, dedicato allo sviluppo delle infrastrutture di test su fascio per I rivelatori dedicati ad ILC ECFA – L(arge)D(etector)C(oncept) activities collaborazione con FNAL (sensor design) SLIM-5, progetto di gruppo 5 (Pavia) + PRIN05-07 MIMOSA, progetto di gruppo 5 (Roma III)

7 Una selezione dei risultati  implementazione di una architettura di sparsificazione in una tecnologia con D(eep)N-W(ell) (PV-BG): La DeepNWell domina l’area del pixel; funge da collettore ed ingloba i dispositivi PMOS necessari per poter integrare l’architettura di sparsificazione

8 Single pixel test structures 8 x 8 matrix + dummies consegnato in Gennaio 06 5 single pixel cells (con capacita’ di iniezione e output analogico) matrice 8 x 8 di pixel di 50 μm passo con discriminatore integrato nel pixel e segnale binario Test essenzialmente completati (Pisa, Pavia, Bergamo) strutture dedicate saranno prodotte nei run di – Agosto: matrice 8x8 con pitch 50 um, blocchi digitali per lettura sparsificata per interfacciamento con trigger livello I (specifiche B-factory) + matrice 3x3 con uscite analogiche (P-ILC; interazione con ROMA III); costo a carico di SLIM5 - Novembre: matrice di passo 20 um (P-ILC), front-end italiano e, possibilmente, circuito di sparsificazione di FNAL (costo a carico di P-ILC) Il chip APSEL1 (PRIN04-06)

9 Alcuni risultati su APSEL1: Rumore; netto miglioramento rispetto ai 140 e r.m.s del primo prototipo: Guadagno: risolto il problema del basso guadagno d’anello rilevato in Apsel0 (essenziale per rendere il guadagno indipendente da C D ) Dispersione di soglia ancora alta (segnale da una mip ~ 1200 elettroni) Instabilita’ del sistema, probabilmente dovuta ad una massa comune tra il substrato ed il digitale Peaking time [s] ENC [e - rms] Charge sensitivity [mV/fC] 0.541466 139432 239406 Apsel1Apsel2 Sezione analogica340 e - 42 e - Sezione analogica + discriminatore 340 e - 50 e -

10  design & caratterizzazione di un prototipo in tecnologia quarter micron TSMC + telescopio a strip (ROMA III) [MIMOSA gr 5]: Pitch = 17  m 4096 pixels Pitch = 34  m 1024 pixels Test structures TSMC 0.25  m spessore epitassiale ~ 8  m topologia dei transistori secondo i canoni della radiation hardness diverse configurazioni, in termini di numero e forma di diodi collettori) architettura SENZA sparsificazione

11 Alfa event small pitch (17  m ) MIMOSA chip Risultati Preliminari Alfa event large pitch (34  m ) X sources @ 5.9 KeV 8.4 Kev

12  costruzione di un telescopio basato su strip a singola faccia (5 piani, ognuno con 2 rivelatori con strip incrociate) (ROMA III): Distribuzione dei residui, da un run di cosmici in fase di ultimazione primo test su fascio alla BTF di Frascati a Luglio (Roma III, Como)

13  sviluppo di un sistema di DAQ, controllato da FPGA, che integri funzionalita’ di sparsificazione (FERRARA + pre-existing know-how SUCIMA/LEPSI): il progetto e’ stato completato lo sbroglio e la produzione e’ in corso I test ed il commissioning avranno inizio in Luglio (Ferrara + Como) adottata da EUDET come DAQ per il telescopio a pixel review in ottobre EUDRB_DCA: Analog daughter card (June 15th 2006) EUDRB_DCD: Digital daughter card (June 22nd 2006) Screenshot from a TLA714 logic analyzer: an MBLT block read of 64 bytes, initiated by the CPU when nAS goes low and terminated when the slave shows by driving nBERR low that it holds no more data to be read. L.Chiarelli, A.Cotta R., Ferrara, June 2006

14  sviluppo di una metodologia generale di test di rivelatori e strutture (hw & sw) (Como); esempi, utilizzando I sensori MIMOSA 5 e MIMOTERA (SUCIMA): 0/ mappe di piedestallo e rumore Analisi con la SUCIMAPIX sw suite (Como-Roma), adottata come piattaforma di sviluppo per EUDET-pixel

15 1/ linearita’ della risposta con un sistema laser [complementata da misure di image lag e di image blooming] (MIMOTERA) IR laser Red laser SUCIMA DAQ board

16 2/ calibrazione del guadagno/misura della efficienza di raccolta di carica dalla rivelazione degli X di fluorescenza da un cristallo esposto ad un fascio usato per diffrattometria (MIMOSA 5) Golden peak di calibrazione

17 Richieste per P-ILC 2006  sblocco del sub-judice per il run 0.13  m (PV)  sblocco del sub-judice per il sistema di raffreddamento del telescopio (Roma III)  xtra missioni interne (2 kEUR/sezione; 8 kEUR totali)  a carico di chi sono le missioni esplorative (distinguendo eventualmente tra I preliminari & i contatti di chi, nel 2007, entrera’ nella collaborazione)?

18 P-ILC 2007  consolidamento delle unita’ legate ai Pixel :  estensione alla calorimetria adronica, assumendo come photon detector i SiPhotoMultiplier; in fase di convergenza (LNF, ROMA I, Pg ( Giovanni Ambrosi )); base di partenza: RAPSODI (EC project lead by Como) + INFN-IRST agreement  possibile estensione al Software (Lecce)  estensione alle attivita’ teoriche (coordinate da Firenze/Lnf: Daniele Dominici & Stefania De Curtis, Lia Pancheri); workshop ad Ottobre + Galileo FTE 2006FTE 2007 Milano3.13.3 ROMA III1.02.5 Ferrara1.02.0 Pavia3.04.5

19 … sullo stato del software

20 E’ in corso un tentativo di “armonizzazione” dei sw packages e delle risorse

21 ??? The Folder Browser TPC.RecPoints.root Object Tree Root dir Folder Event #1 TPC.Hits.root Event #2 TreeH Kine.root Event #2 TreeK Event #1 TreeK TPC.Digits.root Event #1Event #2 File EMC.Tracks.rootEMC.Digits.rootTPC.Tracks.rootEMC.Hits.rootTPC.RecPoints.root Object g ILC.root RunLoader gILC TreeE TreeD In cui si inserisce, in modo alternativo, la proposta del gruppo di Lecce, sviluppata per giungere al Detector Outline Doc. Del IV concetto

22 La proposta : riconoscere al gruppo di Lecce un year of grace, con risorse sufficienti a garantire un anno di attivita’ per inserirsi (e non per contrapporsi) alle attivita’ di DESY & SLAC, con una priorita’ agli algoritmi piuttosto che all’architettura ed una focalizzazione sul tracking, dove per ora si utilizzano ancora algoritmi e codici ereditati da LEP

23 P-ILC 2007 - pixel Milano% Massimo Caccia, PA100 Chiara Cappellini, Assegnista50 Fabio Risigo, Assegnista50 Marcin Jastrzab, Ing. Elettronico, Borsista50 Andrea Castoldi, PA (POLIMI)20 Giacomo Langfelder, Dottorando (POLIMI)30 Servizio di off. meccanica20 Pavia% Valeria Speziali, PO50 Valerio Re, PA70 Lodovico Ratti, RU40 Massimo Manghisoni, RU80 Gianluca Traversi, RU60 Claudio Andreoli, dott.rando100 Enrico Pozzato, dott.rando50 Luigi Gaioni (EUDET)100 Ferrara% Concezio Bozzi (Ric INFN) 30 A. Cotta-Ramusino (primo tecnologo) 15 Livio Piemontese (DR) 30 Tomassetti (tecnologo) 25 Davide Spazian (EUDET) 100 Roma III deve ancora finalizzare nomi e %

24 P-ILC 2007 – calo & soft LNF% Riccardo de Sangro40 Alessandro Calcaterra40 Giuseppe Finocchiaro30 Piero Patteri30 Marcello Piccolo40 Matteo Rama30 Roma I% Simonetta Gentile, PA40 Carlo Bosio50 Katerina Kuznetova, assegnista 40 Dip. Ing. Elettronica (4 persone) 120 CNR (2 persone)60 ISS (2 persone)60 Lecce (sw)% Corrado Gatto(Ric INFN) 100 Anna Mazzacane (dott.rando) 100 Giuseppina Terracciano (dr.rando) 100 Daniele Barbareschi (borsista) 100