Rivelatori di Particelle1 Lezione 22 Trigger Trigger: Trigger: seleziona gli eventi interessanti fra tutte le collisioni. Decide se levento deve essere.

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1 Rivelatori di Particelle1 Lezione 22 Trigger Trigger: Trigger: seleziona gli eventi interessanti fra tutte le collisioni. Decide se levento deve essere letto ed immagazzinato. Sistema di acquisizione dati (DAQ): Sistema di acquisizione dati (DAQ): raccoglie i dati prodotti dallapparato e li immagazzina (se il trigger ha dato lO.K.). È costituito da: Elettronica di front-end : riceve i segnali dellapparato e del trigger e digitizza linformazione. Lettura (rete di lettura) : legge i dati trattati dallelettronica di front-end e forma gli eventi completi (Event Builder). Central DAQ : immagazzina gli eventi, eventualmente li processa e li filtra. Controlla tutta la configurazione.

2 Rivelatori di Particelle2 Lezione 22 Trigger Physics Results Data Acquisition System Trigger System Analog signals decisions Detector & Trigger Simulation raw data Recons- truction & Analysis design feedback Trigger and DAQ Mass Storage DAQ = Data AcQuisition

3 Rivelatori di Particelle3 Lezione 22 Trigger Il ruolo principale del trigger e dellacquisizione dati è quello di processare i segnali generati dallapparato e di immagazzinare i dati raccolti su disco o nastro. Altre funzioni ed informazioni sono comunque necessarie : Informazioni dallacceleratore Costanti geometriche e di funzionamento dellapparato controllo dellesperimento Condizioni di lavoro (come richieste dallo sperimentatore)

4 Rivelatori di Particelle4 Lezione 22 Trigger Trigger & DAQ System Accelerator Database Experiment Control Data Store Accelerator status Detector status Detector, readout descrip. constants Event data Settings Status Raw signals Information Conditions Detectors Experimenter

5 Rivelatori di Particelle5 Lezione 22 Trigger Perché è necessario ? Per selezionare gli eventi interessanti Per sopprimere il fondo Per ridurre le dimensioni dei dati raccolti Lacquisizione dati richiede un tempo rec che tipicamente è di parecchi ms per evento. Se il rate R degli eventi selezionati dal trigger non è piccolo se paragonato a 1/ rec si ha del tempo morto. Il rate di eventi immagazzinati sarà quindi minore del rate di eventi reali:

6 Rivelatori di Particelle6 Lezione 22 Trigger Un esempio molto semplice di un trigger: Un esperimento di scattering in cui solo le particelle del fascio diffuse allangolo vengono raccolte. Condizioni per immagazzinare levento : T = B 1 & B 2 & S 3 & S 4 Tutti gli altri eventi vengono buttati.

7 Rivelatori di Particelle7 Lezione 22 Trigger In esperimenti ai collider adronici (ma non solo) i sistemi di trigger devono essere molto più selettivi.

8 Rivelatori di Particelle8 Lezione 22 Trigger Rate di eventi ad un Collider pp e pp Tevatron (2TeV), L=2x10 32 vis 60 mb R=2x10 32 x60x10 -27 12x10 6 Hz Se voglio studiare lo Z 0 ~ 2 nb R=2x10 32 x2x10 -24 x10 -9 ~0.4 Hz Fattore di reiezione 10 7 LHC ( 14 TeV), L=10 34 vis 80 mb R=10 34 x8x10 -26 = 8x10 8 Hz e numero medio di interazioni per crossing (25 ns) ~ 20. Se vogliamo studiare l Higgs ci attendiamo per questo canale un rate ~ 10 -5 Hz Fattore di reiezione ~ 10 13 - 10 14

9 Rivelatori di Particelle9 Rate ai Collider e-p Interazioni elettrodeboli. La sezione durto dipende da Q 2.Per Q 2 >1000GeV ~150 pb e L ~ 10 31 R= 150x10 -12 x10 -24 x10 31 ~ 5 eventi allora. Fondi: interazioni beam gas del fascio di protoni. Rate ai Collider e + e - Interazioni elettromagnetiche sezione durto abbastanza piccola. e Lep ( E=55 GeV), L=10 31 R ~ 5X10 -4 Hz. (eventi qq). se voglio studiare lo Z ( ~ 50 nb) R= 0.75 Hz Fondi: interazioni beam-gas, sciami nel tubo a vuoto R= 10 3 -10 4 Hz fattore di reiezione 10 3 -10 4 Lezione 22 Trigger

10 Rivelatori di Particelle10 Lezione 22 Trigger

11 Rivelatori di Particelle11 Lezione 22 Trigger La decisione del trigger è presa in diversi livelli successivi. Crescendo il livello cresce la sua complessità e selettività. Tutti i dati selezionati dal livello precedente devono essere immagazzinati fino a quando una decisione del trigger del livello attuale non è stata presa.

12 Rivelatori di Particelle12 Lezione 22 Trigger

13 Rivelatori di Particelle13 Lezione 22 Trigger Esempio : trigger di livello 1 di ATLAS

14 Rivelatori di Particelle14 Lezione 22 Trigger Il trigger di livello 1 è senza tempo morto la decisione del trigger deve essere presa ogni 25 ns! Durante il tempo di latenza del trigger i dati di ogni singolo canale dellapparato devono essere immagazzinati in pipelines di lunghezza 128 celle. Infatti il tempo di latenza del trigger è di 3 s e 128x25 ns = 3.2 s. Unità di lettura

15 Rivelatori di Particelle15 Lezione 22 Monitor online Lultimo livello di trigger normalmente agisce sullevento completo ed oltre ad eliminare eventi che non soddisfano le richieste di nessuno dei trigger può suddividere gli eventi accettati nei vari canali di fisica sotto studio. Il risultato di quest ultimo filtro permette di immagazzinare i dati su disco o nastro etichettati quali candidati di un particolare canale. A questo punto intervengono anche dei programmi di monitoraggio on-line che sia controllano il corretto funzionamento dei vari pezzi dellapparato, sia forniscono un display degli eventi candidati dei vari canali di fisica sotto studio (per un sottoinsieme di eventi). Inoltre un sottoinsieme di eventi è anche usato per calibrare o controllare la calibrazione dellapparato.

16 Rivelatori di Particelle16 Lezione 22 DAQ Naturalmente non c è una chiara divisione fra il DAQ ed i trigger di livelli elevati. Quello che possiamo dire è che mentre i trigger sono (almeno i livelli più bassi) hardware, lacquisizione dati è essenzialmente un processo sofware. Lacquisizione dati è nota come il processo di raccogliere e calibrare i dati rozzi provenienti dai vari pezzi dellapparato ed immagazzinarli per una successiva analisi offline. I dati rozzi vengono riuniti in parti logiche, chiamate eventi, che corrispondono ad una stessa interazione. Anche se una grossolana ricostruzione in osservabili fisiche può essere fatta dalla DAQ, spesso la ricostruzione degli eventi in osservabili quali impulso, energia, massa, tempo, ecc. è il compito principale dei programmi di ricostruzione offline.

17 Rivelatori di Particelle17 Lezione 22 Controllo La complessità e le dimensioni degli apparati del giorno doggi impone che tutti i controlli e gli aggiustamenti dellapparato possano essere eseguiti con un controllo remoto (software). Il concetto di slow control include limmagazzinare, il monitorare, il controllare ed eventualmente laggiustare tutti i parametri dellesperimento che devono stare a dei valori ben precisi durante la presa dati. Questi parametri non sono direttamente associati agli eventi, ma comunque possono avere uninfluenza significativa sulla qualità dei dati raccolti. Alcuni di questi parametri includono: Alte tensioni e correnti di tutti i sotto-apparati. Sistema di gas per le varie camere (circolazione del gas, temperatura, pressione, purezza ecc.) Basse tensioni di tutta lelettronica di front-end (preamplificatori, formatori ecc.) Temperatura dellelettronica di front-end e sistema di raffreddamento dellapparato. Controllo dei magneti (e monitoraggio) Controllo del sistema criogenico per magneti superconduttori o rivelatori a gas nobili liquefatti. Sistema di interlock

18 Rivelatori di Particelle18 Lezione 22 ATLAS

19 Rivelatori di Particelle19 Lezione 22 CMS

20 Rivelatori di Particelle20 Lezione 22 Alice

21 Rivelatori di Particelle21 Lezione 22 LHCb