1

Da BTeV a CMS(Alla ricerca del tempo perduto)

Luigi

Commissione 1, Roma, 16 Maggio 05

2

BTeV: la rilettura di Dario

3

Comunque …• E’ stata per noi un’esperienza affascinante

– Quello che abbiamo iniziato rappresenta il nuovo modo di far fisica

• Non c’e’ piu’ un trigger per leggere I rivelatori• La decisione di trigger viene presa ad altissimo livello utilizzando

l’informazione di tutti I rivelatori– Prima o poi, tutti gli esperimenti ci dovranno passare

• A conti fatti, e’ stato un investimento estremamente strategico– Il nostro chip per micro-strip sta gia’ interessando altri

esperimenti• Morale:

– Se s’ha da morire, lo facciamo con orgoglio!

4

Il dopo BTeV: quale Fisica?

• Dopo lunghe e sofferte elucubrazioni, alla fine abbiamo convenuto in modo pressoche’ unanime che i nostri interessi si rivolgono verso la fisica ad alto pt ad LHC

– Fisica di frontiera, centrale per la ricerca diretta e sistematica di nuova fisica

– Peccato che non si possa affiancare a tale programma il suo miglior complemento, BTeV

• Ma questa oramai e’ acqua passata!

5

Quale esperimento?

• Esplicitamente: ATLAS o CMS?

• Non troviamo forti argomenti che ci facciano preferire a priori l’uno all’altro– O meglio, nella nostra seppur limitata visione, i

due esperimenti grosso modo si equivalgono– Oltretutto, pensiamo sia ancora presto per poter

stabilire la reale performance dei due apparati• Siamo convinti che la vera guerra sia ancora da

combattere

6

Cosa ci si offre?

• Se sulla carta I due esperimenti sostanzialmente si equivalgono, ben diverse sono le possibilita’ d’inserimento e le prospettive offerte dai due esperimenti ad un gruppo come il nostro

• In particolare, gli spazi che ci vengono offerti da CMS per un inserimento sui Forward Pixel sono ampi e ci consentirebbero di sfruttare appieno le competenze acquisite dal nostro gruppo durante la fase di R&D dei pixel di BTeV– E anche di piu’, come vedremo

• Il nostro contributo diventerebbe addirittura cruciale per accelerare il processo di costruzione del rivelatore

7

I Forward Pixel di CMS• Il progetto Forward Pixel di CMS e’ in ritardo e

necessita di nuove persone con specifiche competenze nel settore – Il progetto sta entrando solo ora nella fase di pre-

produzione• Si stanno acquistando I sensori proprio adesso

– Prima di passare alla produzione e’ necessario qualificare la performance dei rivelatori sotto radiazione

• Intenso programma di test-beam prima e dopo l’irraggiamento

– Le procedure e gli apparati di test dei rivelatori nei vari step di assemblaggio devono essere ancora ottimizzati e richiedono nuovo manpower

• Per noi, c’e’ solo l’imbarazzo della scelta!

8

Cosa fare in CMS?

• In questa fase preliminare, ci limiteremmo ad assumerci la responabilita’ del test-beam– L’attuale setup di CMS necessita di un drastico upgrade

• I rate di acquisizione sono limitati a poche decine di Hz dal sistema di lettura del telescopio a micro-strip; le piu’ semplici misure richiedono tempi geologici.

– Utilizzando il telescopio a pixel di BTeV ed il relativo DAQ da noi sviluppato si aumenterebbe il rate di acquisizione di almeno un fattore 100

• Si tratterebbe di integrare nel sistema gia’ esistente la lettura dei pixel CMS

– Il nostro software e’ stato concepito per leggere rivelatori diversi

– Abbiamo gia’ presentato alla collaborazione un progetto d’integrazione

9

Vantaggi in CMS

• Riusciremmo in tal modo a– Riutilizzare buona parte del lavoro fatto per BTeV sia in

termini di software che di hardware– Dare una prospettiva ed una continuita’ alle attivita’ portate

avanti dai nostri giovani per lo R&D di BTeV• Il loro entusiasmo si riaccenderebbe• E del loro talento ne gioverebbe anche CMS

– Ed, in ultima analisi, anche per CMS-Italia sarebbe strategico estendere la propria attivita’ ai pixel

• Rivelatore cruciale per svariati item di fisica

• Vediamo la luce in fondo al tunnel! – Tutte le tessere si risistemano in un mosaico che appare di

nuovo armonico.

10

E poi ?

• Questo coinvolgimento nei Forward Pixel e’ da noi visto come una sorta di “short-term commitment” che ci consentirebbe di entrare nella collaborazione da subito per poi decidere, una volta capiti gli assetti interni, quali “long-term commitment” assumerci.– Sarebbe insano prendere ulteriori decisioni ora al buio!– Si tratta di decisioni molto importanti con implicazioni decennali!

• possibile coinvolgimento negli sviluppi di software per l’utilizzo degli strumenti di GRID

• e, alla fine, nostro inserimento nell’attivita’ preparatoria per l’analisi fisica finale

• Intendiamo pertanto partire al piu’ presto con l’attivita’ proposta sui pixel, che sappiamo come portare avanti e che necessita sin d’ora del nostro contributo.

11

Il Rivelatore a Pixel di CMS

Barrel: 2 strati (3?)40 M pixel

Forward: 4 dischi (6?) 18 M pixel

Pixel size: 150 m150 m

12

Half-disk : 12 blades

Blade: 2 panels

Service half-cylinder

Adapter board

Port card

Extension cable

O-fibers

Power & cooling

Plaquette:sensor,

ROC, HDI

Pig-tail

Forward Pixel Model

13

Plaquette (700, 5 types) Sensors

ROC(4,500)

VHDI (700, 7)

Bump bonded

P-4

½ -Disk (8, 2 types)

Detector Unit (700)

Panels, (200,4)

P-3TBM

HDI (4 types) Cooling channels, (100, 4)

Blade, (100)

Forward Pixel Components

14

Riutilizzo del Telescopio di BTeV

• Molteplici vantaggi– Sistema gia’ su fascio

– Permette risoluzioni sul rivelatore sotto test di ~3m in X

– Utilizza un hardware di lettura estremamente duttile basato su FPGA che possono essere facilmente riconfigurate per leggere qualunque tipo di device

– Permette rate d’acquisizione estremamente elevati• L’unico limite e’ quello costituito dal bus PCI

– Il DAQ e’ stato completamente sviluppato da noi con relativi programmi di monitor & control

15

Caratteristiche del DAQ• Usa il protocollo PCI

– basso costo, facile portabilità, elevati rate• È progettato per ospitare diversi rivelatori nello stesso stream

di lettura – si sfruttano le proprietà di un design object oriented in C++– Questa caratteristica è essenziale per semplificare l’integrazione del

rivelatore a pixel di CMS nel telescopio di BTeV• È semplice inserire diversi algoritmi di event-building on-line

per gestire diversi modelli di sparsificazione dei dati• Il monitor avviene via rete

– gli istogrammi vengono serviti ai clients via socket di rete – ogni istituto può monitorare il run senza aggravio sulla CPU del DAQ

• Il sistema è predisposto per l’uso come DAQ ad un test-beam ma anche come stazione di caratterizzazione rivelatori (test-stand)

16

73 4 5 9 10 116 81 2 12 13

Y X X

Beam

X X YX

Plane

Orientation

1 2 3 4 6 75iz

X reference planes

Y reference planes

13 slots available to lodge detectors

• 10 for the telescope• 3 to lodge detectors under test

The telescope setupThe telescope setup

17

The telescope setupThe telescope setup

Downstream Telescope Planes

Upstream Telescope Planes

Test Plane

Cooling System

18

Programma

• Il nostro goal immediato sarebbe quello di riuscire a preparare il nuovo setup entro Giugno, per poi installarlo e provarlo su fascio in Luglio

• La configurazione finale del setup corredata di opportuni progammi di monitor dovrebbe essere pronta per la campagna di test prevista per fine anno.

• Difficile andar oltre con precise previsioni di programma in quanto l’intero programma d’attivita’ sui Forward Pixel si sta proprio risstrutturando in questi giorni

19

Richieste

• Chiediamo pertanto che sia approvata la nostra partecipazione a CMS con questo programma iniziale.

• Se cosi’ sara’, vorremmo discutere al piu’ presto con I referee le nostre richieste finanziarie per far fronte agli impegni piu’ immediati

20

Il gruppo interessato

• Il gruppo ex-BTeV di Milano– D’Angelo Pasquale, DiNardo Mauro, Erba

Simona, Magni Stefano, Malvezzi Sandra, Menasce Dario, Moroni Luigi, Pedrini Daniele, Rovere Marco, Sala Silvano

– 10 persone, 8 ricercatori + 2 tecnologi, per un totale di 9.1 FTE

21

La nostra recente storia

• Proposto e partecipato ad E687 ed alla sua continuazione FOCUS (E831)– Fotoproduzione di charm

– Progettato e realizzato l’intero rivelatore di vertice a micro-strip

– Fondamentale contributo allo sviluppo dell’infrastruttra software generale dell’esperimento e ai programmi di ricostruzione e d’analisi

• Tra l’altro, primo esperimento completamente controllato via WEB

– Siamo stati autori di circa un quarto degli articoli di fisica pubblicati, 37 + 38