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participação na experiência ATLAS/LHC

joão carvalho LIP-coimbra

jornadas do LIP, consolação, 21 dezembro 2005

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equipa

Uma vasta equipa de várias instituições: Amélia Maio, José Silva, João Santos, Andre Weman, João Carvalho, Manuel Maneira, António Amorim, Nuno Castro, António Onofre, Agostinho Gomes, Carlos Marques, Filipe Veloso, José Maneira, Patricia Conde, João Pina, João Bastos, João Gentil, Alexandre Moita, Carlos Silva, José Pinhão

Elevado número de estudantes

Muito trabalho nos últimos (10) anos

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detector ATLASdetector ATLAS

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actividades (1)

Construção do TileCal (calorímetro hadrónico de telhas cintilantes)

Envolvimento no desenho, construção e teste de protótipos, e na produção em massa de componentes para os módulos

Contribuições principais: teste e aluminização das fibras ópticas cintilantes, perfis para inserção das fibras, teste das telhas cintilantes, desenho e construção do sistema de distribuição do laser para monitorização dos fotomultiplicadores, teste de fotomultiplicadores, tubos de aspirina, etc.

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actividades (1)

Construção do TileCal (calorímetro hadrónico de telhas cintilantes)

Tarefas quase terminadas

Calorímetro construído e quase totalmente instalado na área experimental de ATLAS no LHC

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algumas etapas da construção

Setembro de 2003Montagem das estruturas laterais de apoioA caverna ainda está quase vazia

Novembro de 2003Uma das bobinas do toróide central a caminho do CERN

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TileCal em 2003

Abril 2003 – pré-montagem de um barril extendido à superfície Out 2003 – pré-montagem

do barril central à superfície

Teste em feixe para calibração terminou em 2003

1 9 8 62 0 0 6Montagem do Tilecal na caverna

Mar 2004

Fev 2004

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Out:Nov 2004 Transporte e instalação da primeira bobina do toróide central na

caverna

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10 Dez 2004

Barril central montado na caverna

Teste em feixe de um conjunto de subdetectores de ATLAS em 2004

TileCal em 2004

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de Janeiro de 2005 até à última bobina do toróide central (Agosto 2005)

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Novembro 2005Calorímetros centrais movem-se para a posição final

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actividades (2)

Envelhecimento de fotomultiplicadores, fibras cintilantes, cintiladores e caracterização dos cintiladores

É necessário conhecer o envelhecimento das componentes ópticas do detector para estimar a variação da calibração durante os 10 anos de operação do TileCal no ambiente do LHC

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actividades (3)

Sistema de controlo do detector (DCS) TileCal

O sistema de “slow control” do TileCal é responsabilidade do LIP

Sistema fundamental para controlar e monitorizar parâmetros, por exemplo a alta e baixa tensão

Envolve electrónica e software, como os sensores e interfaces do utilizador, bem como ferramentas de análise

Tem de ser integrado no sistema geral de DCS de ATLAS

1 9 8 62 0 0 6DCS – sistema de controlo

do TileCalPrincipais sistemas de controlo do TileCalBaixa tensãoAlta tensãoArrefecimento Infraestrutura (racks, crates VME)

Outros sistemas (calibração)Césio“Minimum bias”Laser

SoftwareUtiliza-se o sistema SCADA PVSS II da companhia austríaca ETM, no sistema operativo Windows

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actividades (4)

“Commissioning” do detector

Teste dos módulos em feixe e análise de dados

Teste dos módulos instalados na área experimental com muões cósmicos

Teste da electrónica, do sistema de aquisição de dados e dos serviços do detector, bem como do software de análise

Testes combinados com o calorímetro de argon líquido (electromagnético) para intercalibração

1 9 8 62 0 0 6Estudos de fotoestatística (2001-2003)

• Feixes de muões de 180 GeV a incidirem a θ=±90º

• Medição célula a célula (45 células/módulo) para cada tamanho de telha (11): = 192 medições/módulo (2x)

Mesa de testes

+90 -90

Posiciona-se a mesa a -90 ou +90

Estima-se o Npe a partir de parâmetros bem definidos do TileCal,

qe = 1.6 x 10-19 C αe = 1.2 pC/GeV a escala de energia para electrões,G = 105 o ganho típico dos fotomultiplicadores do TileCal

75 /epe

e

N pe GeVq G

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1.25PSM

BASF

1.25 separação em Npe dos dois tipos de produtores de poliestireno

correlação com resultados do rendimento luminoso (QC)

Med

ição d

e t

elh

as Q

CFeixe de teste

Da TDR de ATLAS requereu-se um valor superior a 20 pe/GeV para o TileCal

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baixa energia : 1-9 GeVBlue : electrons (nHL>10)

Red : pions sample (nHL2)

identificar canais ruidosos no TRT para optimizar a separação e/

nHL: number of high level hits in TRT

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resolução (fim de 2004)

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linearidade = 0.20

= 0.65 = 0.55

= 0.45 = 0.35

= 0.25

10 100 10 100

10 10010 100

10 100 10 100

Ebeam Ebeam

EbeamEbeam

Ebeam Ebeam

Erec/Ebeam

Erec/Ebeam

Erec/Ebeam

Erec/Ebeam

Erec/Ebeam

Erec/Ebeam

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• 8 superdrawers (módulos LBA/C 13,14, 45, 46) • trigger de coincidências no modo “single tower” ou “back-to-back”

teste no UX15

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Richard TeuscherRichard Teuscher

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comparação dados-MC

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actividades (5)

Calibração hadrónica e eficiência de trigger

Desenvolvimento de métodos de calibração da escala de energia hadrónica (fundamental para medidas de precisão)

Desenvolvimento de métodos de medida da eficiência de trigger nos dados, em particular para os jactos

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actividades (6)

Investigação e desenvolvimento de fibras cintilantes para o detector de luminosidade de ATLAS

Aluminização da superfície lateral de fibras cintilantes de secção quadrada

Aproveitamento da experiência adquirida no TileCal

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actividades (7)

Simulação de física

Preparação da análise e simulação de dados para explorar a física dos primeiros dados recolhidos no LHC (tirar partido do esforço desenvolvido)

O trabalho neste momento foca a física do quark top e do bosão W, mas outros assuntos serão possíveis

Já plenamente integrados nos grupos de trabalho de física de ATLAS (com publicações)

Esta é actividade mais importante a partir daqui, a que irá progressivamente concentrar mais recursos

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determinação da massa do W

Erros estatístico e sistemáticos previstos a partir de simulação rápida ATLFast: 2 MeV e 29(17) MeV

Motivação:

- restringir massa do Higgs (se ainda não tiver sido encontrado)

- verificação do Modelo Padrão

R são correcções radiativas

Que dependem de mtop e mHiggs

Objectivo:

- erro na massa do W inferior a:

- permite determinar mHiggs com erro inferior a 25%

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determinação da massa do W

Espectro de mTW gerado

(linha azul) e com a resolução do detector

(amarela)

Sobre o top amanhã (A. Onofre)...

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futuro

Estar prontos para o dia 1 do LHC (nas próximas jornadas queremos mostrar os primeiros sinais de W e top, senão do Higgs...)

Ainda muito para fazer, calendário apertado, mas tudo vai estar pronto a tempo

Continuar a apostar fortemente na formação de estudantes

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conclusões (1)

A equipa do LIP está envolvida principalmente no calorímetro hadrónico (TileCal)

TileCal quase pronto e instalado na área experimental de ATLAS no LHC (enorme esforço de uma vasta equipa, de várias instituições, ao longo de muitos anos)

Ainda muito para fazer, particularmente na simulação e análise de dados, mas já existe importante trabalho desenvolvido

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conclusões (2)

É necessário apostar rapidamente em novos meios computacionais (farms, GRID), na melhoria da conectividade, bem como na formação de recursos humanos nesta área (estratégia nacional)

Boa experiência para formação de estudantes (grande variedade de física, no limiar do conhecimento, com dados dentro em breve)

agradecimentos: josé maneira, joão gentil, agostinho gomes e carlos marques pelas figuras e texto