Preparazione di un pannello per visualizzare e modificare le condizioni di operazione delle camere a muoni

di ATLAS

Gianluca Blankenburg

Tesi di laurea di primo livello in fisica

IndiceIndice

Acceleratore LHCAcceleratore LHC Esperimento ATLASEsperimento ATLAS Spettrometro per muoniSpettrometro per muoni Trigger ed acquisizione datiTrigger ed acquisizione dati Settore 13 dello spettrometro per Settore 13 dello spettrometro per

muonimuoni Pannello per la configurazione Pannello per la configurazione

delle camere del rivelatore di delle camere del rivelatore di muonimuoni

LHC: MotivazioniLHC: Motivazioni

Verifica sperimentale esistenza del bosone HiggsVerifica sperimentale esistenza del bosone Higgs

Sezione d’urto produzione molto bassa

Luminosità LHC molto alta per rendere probabile produzione Higgs

Decade rapidamente

Rivelatore in grado di identificare con precisione prodotti del decadimento

Massa elevata (114GeV <mH< 1TeV)

Energie richieste a LHC più alte mai raggiunte

eventieventi LN

LHC: CaratteristicheLHC: Caratteristiche Circonferenza 27 kmCirconferenza 27 km Collisioni p-p a 7 TeV/cCollisioni p-p a 7 TeV/c

(successivamente Pb(successivamente Pb82+82+)) Pacchetti di 10Pacchetti di 101111 protoni protoni

che si scontrano ogni che si scontrano ogni 25 ns 25 ns

Campo magnetico Campo magnetico curvante di 8,33 Tcurvante di 8,33 T

Entrata in funzione Entrata in funzione 20072007

ATLASATLAS Rivelatore posto in uno dei punti di Rivelatore posto in uno dei punti di

interazione dei fasciinterazione dei fasci Obbiettivo principale: la scoperta Obbiettivo principale: la scoperta

dell’Higgsdell’Higgs

ATLASATLAS Struttura a Struttura a

strati strati concentrici:concentrici: Tracciatore Tracciatore

internointerno Calorimetro Calorimetro

elettromagneticelettromagneticoo

Calorimetro Calorimetro adronicoadronico

Spettrometro Spettrometro per muoniper muoni

Interazione dei muoniInterazione dei muoniMuone: particella (leptone) carica pesante (mMuone: particella (leptone) carica pesante (m~ 200m~ 200mee ) )

Interaz forte

Interaz em

Scattering e- atomici

Scattering nuclei

Bremsstrahlung

Ionizzazione Perdita energia

Deviazione direzione

Interaz debole e gravitazionale considerate trascurabili

Per rivelare decadimento Per rivelare decadimento dell’Higgs in 4 muonidell’Higgs in 4 muoni

4 tecnologie di camere di 4 tecnologie di camere di tracciamento a tracciamento a ionizzazione:ionizzazione: MDT e CSC di precisione MDT e CSC di precisione

(risoluzione spaziale: 80 (risoluzione spaziale: 80 m e 60 m e 60 m)m)

RPC e TGC di trigger RPC e TGC di trigger (risoluzione temporale: 2 (risoluzione temporale: 2 ns e 4 ns)ns e 4 ns)

Campo magnetico di 0.7 T Campo magnetico di 0.7 T in aria (per minimizzare in aria (per minimizzare scattering coulombiano scattering coulombiano multiplo) per misurare multiplo) per misurare l’impulsol’impulso

Spettrometro per muoniSpettrometro per muoni

Sistema di Trigger ed Sistema di Trigger ed acquisizione datiacquisizione dati

Selezionare gli eventi fisicamente interessanti Selezionare gli eventi fisicamente interessanti e memorizzare i dati corrispondenti su e memorizzare i dati corrispondenti su memoria permanentememoria permanente

Compito arduo:Compito arduo: Interazione tra fasci ogni 25 nsInterazione tra fasci ogni 25 ns Ogni interazione tra fasci contiene ~ 25 collisioni Ogni interazione tra fasci contiene ~ 25 collisioni

pppp Ogni collisione porta volume di dati di 1.6 MbyteOgni collisione porta volume di dati di 1.6 Mbyte

Elevata selettività di trigger: da 40MHz a Elevata selettività di trigger: da 40MHz a 100Hz100Hz

TDAQTDAQ

Motivazioni del lavoro di Motivazioni del lavoro di tesitesi

Configurare le camere direttamente da Configurare le camere direttamente da interfaccia IGUI (interfaccia IGUI (Interactive Graphical User Interactive Graphical User InterfaceInterface) del DAQ system e avere unica fonte ) del DAQ system e avere unica fonte di informazioni (Configuration Database) per di informazioni (Configuration Database) per DAQ e DCS (DAQ e DCS (Detector Control SystemDetector Control System))

DCS: apparato che provvede a gestione delle DCS: apparato che provvede a gestione delle componenti di tutti i rivelatori e dell’infrastruttura componenti di tutti i rivelatori e dell’infrastruttura dell’esperimento stessodell’esperimento stesso

Configurazione del rivelatore di muoni attualmente Configurazione del rivelatore di muoni attualmente svolta da applicazione DCS che permette a svolta da applicazione DCS che permette a operatore di inserire manualmente parametri di operatore di inserire manualmente parametri di configurazioneconfigurazione

Sviluppo di un pannello grafico (testato nel settore 13)

Settore 13 dello spettrometro per Settore 13 dello spettrometro per muonimuoni

Settore situatoSettore situato

nella partenella parte

centrale-bassa centrale-bassa deldel

barrelbarrel

Sector 13

Attività del settore 13Attività del settore 13 Dal Dicembre 2005 3 BOL e 3 BML sono state Dal Dicembre 2005 3 BOL e 3 BML sono state

connesse al DAQ di ATLASconnesse al DAQ di ATLAS

Settore pilota utilizzato come prototipo dell’intero Settore pilota utilizzato come prototipo dell’intero sistema di acquisizione del barrel dello spettrometro sistema di acquisizione del barrel dello spettrometro a muonia muoni

Sessioni di presa dati con raggi cosmici con MDT, Sessioni di presa dati con raggi cosmici con MDT, RPC, MDT + RPC, MDT + un modulo del calorimetroRPC, MDT + RPC, MDT + un modulo del calorimetro

Sistema di trigger:Sistema di trigger: Scintillatori (frequenza di trigger Scintillatori (frequenza di trigger ~1 Hz~1 Hz)) Da Luglio 2006 è stato possibile utilizzare le RPC come Da Luglio 2006 è stato possibile utilizzare le RPC come

trigger (frequenza di trigger trigger (frequenza di trigger ~50 Hz~50 Hz))

Settore 13 set-upSettore 13 set-up

Acquisizione dati dal Acquisizione dati dal settore 13settore 13

Il CSM (modulo che gestisce Il CSM (modulo che gestisce l’elettronica del rivelatore) di l’elettronica del rivelatore) di ogni camera è collegato ogni camera è collegato attraverso fibre ottiche al attraverso fibre ottiche al ReadOutDriver MROD-XReadOutDriver MROD-X

Il ROD è un modulo di Il ROD è un modulo di elettronica specifico del elettronica specifico del rivelatore ma in grado di rivelatore ma in grado di interagire con il TDAQ system interagire con il TDAQ system generale di ATLASgenerale di ATLAS

L’MROD-X è contenuto in un L’MROD-X è contenuto in un crate VME insieme a una CPU crate VME insieme a una CPU (dove gira il RodCrateDaq) e a (dove gira il RodCrateDaq) e a un modulo per il triggerun modulo per il trigger

RCD è il software che gestisce RCD è il software che gestisce l’acquisizione al livello del l’acquisizione al livello del RODROD

Muon Configuration Muon Configuration PanelPanel

Connessione DAQ/DCSConnessione DAQ/DCSConfiguration dbConfiguration db

Scrive

Legge

Imposta

DCS PCs

Muon Config Panel

Muon detector

FunzionalitàFunzionalità

Navigare attraverso le componenti Navigare attraverso le componenti del rivelatore di muoni ricavate dal del rivelatore di muoni ricavate dal database OKSdatabase OKS

Visualizzare e modificare parametri Visualizzare e modificare parametri di configurazione per una camera o di configurazione per una camera o un gruppo di camere interagendo un gruppo di camere interagendo con il Configuration Database con il Configuration Database

Struttura del pannelloStruttura del pannello

Il pannello è composto da 2 finestre:Il pannello è composto da 2 finestre: Sulla sinistra la Navigation BarSulla sinistra la Navigation Bar Sulla destra la finestra per la configurazione delle camereSulla destra la finestra per la configurazione delle camere

Navigation Bar: interazione con il Navigation Bar: interazione con il databasedatabase

L’albero riproduce la struttura L’albero riproduce la struttura del rivelatore di muoni del rivelatore di muoni leggendola dal database OKSleggendola dal database OKS

OKS: database utilizzato come OKS: database utilizzato come Configuration Database dove Configuration Database dove sono memorizzati i parametri sono memorizzati i parametri che descrivono l’architettura che descrivono l’architettura del DAQ system, le del DAQ system, le componenti hardware e componenti hardware e software e le modalità di software e le modalità di presa datipresa dati

L’accesso a OKS è mediato da L’accesso a OKS è mediato da un Remote DataBase server un Remote DataBase server che ha in memoria una copia che ha in memoria una copia di OKS per evitare congestionidi OKS per evitare congestioni

Navigation Bar: struttura Navigation Bar: struttura dell’alberodell’albero

Visualizza la struttura Visualizza la struttura gerarchica della gerarchica della partizione dello partizione dello spettrometro utilizzata spettrometro utilizzata per eseguire il run fino per eseguire il run fino ai RCD e i relativi RODai RCD e i relativi ROD

Permette di selezionare Permette di selezionare il ROD desideratoil ROD desiderato

sulla parte destra del sulla parte destra del panello viene mostrata panello viene mostrata una finestra che una finestra che permette di permette di configurare le camere configurare le camere del ROD del ROD

ConfigurazioneConfigurazione La finestra di destra permette di accedere La finestra di destra permette di accedere

alle 6 camere connesse con il ROD alle 6 camere connesse con il ROD selezionato e interagire con database selezionato e interagire con database Oracle di configurazione:Oracle di configurazione:

Creare nuova configurazioneCreare nuova configurazione Caricare configurazione già esistenteCaricare configurazione già esistente Modificare configurazione già esistenteModificare configurazione già esistente Leggere configurazione correnteLeggere configurazione corrente Impostare configurazione selezionata come Impostare configurazione selezionata come

correntecorrente

ConclusioniConclusioni In sei settimane al CERN ho potuto In sei settimane al CERN ho potuto

lavorare in un ambiente di ricerca lavorare in un ambiente di ricerca internazionale e sviluppare una piccola internazionale e sviluppare una piccola parte di un enorme esperimentoparte di un enorme esperimento

pannello attualmente funzionante e pannello attualmente funzionante e punto di partenza per ulteriori sviluppipunto di partenza per ulteriori sviluppi