Workshop da RENAFAE. Experimento LHCb

Transcrição

1 Workshop anual da RENAFAE Delegado: Alberto Reis (CBPF) Assessor: Andre Massafferri (CBPF) CBPF, PUC, UFRJ 17 de dezembro de / 37

2 A equipe CBPF Jussara Miranda (2), Pablo Diniz (tecnologista), Ignacio Bediaga (1-B), Javier Magnin (2), Andre Massafferri (2), Alberto Reis (1-D), Renato Santana (tecnologista), Fernando Sousa (técnico), Irina Nasteva (PosDoc), A.A. Alves (doutorado), Danielle Tostes (mestrado), Leonardo Lessa (mestrado), Lauro Beck (PCI), Fabio Coutinho (PCI), Patricia Gomes (PCI); PUC Carla Göbel (2), Rafael Coutinho (mestrado), Josue Molina (mestrado); UFRJ Sandra Amato (1-D), Miriam Gandelman (1-D), José Helder Lopes, Juan Otalora, Bruno de Paula, Leandro de Paula (1-B), Erica Polycarpo (2), Murilo Rangel, Kazuyoshi Akiba (aprovados recentemente), Alvaro Neto (PosDoc), Clarissa Baesso (mestrado), Ana Bárbara (mestrado), Oscar Francisco (mestrado), Luana Osorio (mestrado), Fernando Rodrigues (doutorado), Daniela Szilard (mestrado), Daniel Vieira (mestrado). 15 pesquisadores, 2 tecnologistas, 4 técnicos, 2 posdocs e 12 estudantes. 2/ 37

3 Projetos 3/ 37

4 Trigger M. Gandelman, A. Neto (a partir de 2011), B. Paula, L. Paula Uma atividade da qual a equipe participa há alguns anos, com responsabilidades tanto no trigger de múons de nível 0 (L0) como no de nível 1 (Hlt1). O trigger de nível 0: comissionado em maio, funcionou em modo de rejeição desde então. A atividade de manutenção e monitoramento incluiu a reotimização dos valores adotados para os limiares. O trigger de nível 1 foi comissionado em julho, entrando em modo de rejeição em agosto. Da mesma forma, A atividade de manutenção e monitoramento incluiu a reotimização dos valores adotados para os limiares. O procedimento de reotimização foi comum ao L0 e ao Hlt1, utilizando dados de minimum bias como representação do background e um conjunto de canais (MC) de diferentes topologias como representação do "sinal". 4/ 37

5 Trigger Canais utilizados na otimização do L0. Para o Hlt1 muitos outros foram utilizados. 5/ 37

6 Identificação de múons E. Polycarpo e J.H. Lopes Outra atividade da qual a equipe participa, com responsabilidades, há bastante tempo. Em 2010 o algoritmo de identificação de múons foi comissionado e funciona como esperado. A calibração foi feita com os dados K 0 s ππ, φ KK, Λ pπ, para taxa de identificação incorreta, e J/ψ para a (eficiência) em função do momentum e da posição XY onde o traço atinge o detector de múons. 6/ 37

7 Identificação de múons O critério básico de identificação (IsMuon) é a exigência de um número mínimo de estações com sinal dentro de uma região de interesse em torno da trajetória extrapolada do traço. Um critério mais refinado utiliza a informação sobre compartilhamento de hits (Nshared) e a distância média dos hits às trajetórias extrapoladas (DLL). Somente no final de 2010 acumulamos estatística suficiente para a calibração da variável (DLL), a ser concluída em fevereiro de Em estudos, o uso de técnicas de análise multivariada para reunir a informação da três variáveis em uma única. 7/ 37

8 Identificação de múons taxa de identificação incorreta p IsMuon Misid rate Mean Mean y Mean Mean y Mean Mean y Mean Mean y R05S09-V0Line R05S09-Calibration R06S10-Calibration R07S11-Calibration p Momentum (GeV/c) p IsMuon&Nshared Misid rate Mean Mean y Mean Mean y Mean Mean y Mean Mean y p Momentum (GeV/c) Gráficos superiores: taxa de identificação incorreta p µ em função do momentum. Gráficos inferiores: taxa de identificação incorreta π µ em função do momentum. À esquerda a variável IsMuon; à direita o uso combinado de IsMuon e Nshared. 8/ 37

9 Identificação de múons eficiência Eficiência na identificação de múons em funcão do momentum, medida diretamente dos dados de 2010, utilizando o decaimento J/ψ µ + µ. 9/ 37

10 GRID - Site do CBPF L. Beck, I. Bediaga, F. Coutinho, P Gomes, J. Magnin e R.Santana, O CBPF asumiu a responsabilidade pela instalação e manutenção de um Tier 2 para LHCb desde o ano de Em 2009, em um projeto conjunto com o Instituto de Ciencias Nucleares da UNAM e o Departamento de Física da Universidad de los Andes (Colômbia), foi criado o ROC-LA, que atualmente monitora 5 sites de GRID na America Latina. Cluster do CBPF com 344 núcleos + 24 Tb de storage Tarefas en andamento (a finalizar em Dezembro/2010): núcleos comprados e prontos para instalar (Projeto FINEP do CBPF) 2 Storage de 24 Tb + duas extensões de 48 Tb compradas e prontas para instalar (orçamento do LAFEX) 3 computador dedicado (user-interface) para contas de usuários do CLUSTER (fila local) e submissão na GRID Suporte as VOs LHCb, Pierre Auger, CMS, Biomed e Fussion 10/ 37

11 GRID - Estatisticas de produção: CBPF horas de CPU ( 1% da produção total do LHCb) (MC + Reconstrução + Análise). O CBPF participa na produção de Monte Carlo 11/ 37

12 GRID - Site do CBPF: Projetos LHCb Analysis Center (LAC) ou Tier 3 LAC: Tier 2 dedicado para análise de dados; Storage local de dados do LHCb para análise; Sincronização dos dados locais é responsabilidade do LHCb; CBPF se compromete a manter o site disponível sempre que necessário; Tier 3: (sub)-cluster dedicado para análise de dados de interesse dos grupos brasileiros; Uso somente local Desvantagem (para o CBPF) com respeito ao LAC: a sincronização dos dados é responsabilidade do CBPF; Projetos em discussão com o grupo de computação do LHCb A instalação do LAC dá maior visibilidade aos grupos brasileiros dentro da colaboração O Tier 3 seria uma facilidade local, acessível apenas aos grupos brasileiros 12/ 37

13 GRID: ROC-LA ROC-LA (Regional Operations Center - Latin America) gerenciado por CBPF, ICN-UNAM e Uniandes I ROC-LA Workshop: CERN, Oct. 6-8, 2010 Foro de discusão de sites associados ao ROC-LA Palestras dadas por experts acerca de aspectos técnicos e tendências da computação em GRID Sessões técnicas de trabalho com participação dos managers e usuarios do ROC-LA Workshop anual Colômbia (?) 5 sites associados: CBPF, ICN-UNAM (México), Uniandes (Colômbia), USP, UTFSM (Chile) núcleos em total até Dez Dois sites em processo de integracao: Universidad Antonio Nariño (Colômbia - ATLAS), Pontificia Universidad Católica (Chile - ATLAS) dois sites em conversações para começar a integração: Instituto Balseiro (Argentina - AUGER), Universidad Industrial de Santander (Colômbia) Um site em formação a ser integrado: Tier 1 da UNAM (México - ALICE) Suporte as VOs: LHCb, CMS, ATLAS, ALICE, Pierre Auger, Biomed, Fussion, Computer Science (Criada pelo ROC-LA) 13/ 37

14 Upgrade módulo ECS P. Diniz, L. Lessa, A. Massafferri, I. Nasteva, F. Sousa 40 MHz BX SUBDETECTORES Front-Ends 40 MHz BX SUBDETECTORES Front-Ends Trigger L0 Eletrônica L0 DATA ECS 1 MHz Eletrônica L1 TELL1 Eletrônica L1 TELL40 ECS Sala Controle 4 X 1 Gbs HLT armazenagem 2 KHz 4 X 10 Gbs HLT armazenagem 2 KHz A velocidade do sistema de aquisição é limitada pelas taxas de transmissão da placa TELL1. Estas serão substituídas por um modelo 10 vezes mais rápido, a TELL40. É responsabilidade do CBPF, desde 2009, o desenvolvimento e a produção de unidades ECS para a TELL40. 14/ 37

15 Upgrade módulo ECS resultados em 2010 Arquitetura definida; Firmware FPGA quase completa; grande avanço SW no CCPC (driver); dois setups em desenvolvimento: CBPF & CERN esquemático completo; design placa de validação iniciado. Ethernet FF PC server PCIe Ethernet Arquitetura Módulo mezzanino ECS Embedded PC CCPC SW SMA200 HS/LS PCIe 10 PCIe Switch PCIe core HS TELL40 Stratix IV PCIe FPGA - Altera Cyclone IV PCIe core LS 10 I2C 2 SPI 10 Jtag load,! scan! 15/ 37

16 Upgrade módulo ECS resultados em 2010 esquemático Setup de desenvolvimento connector Arria II kit HS JTag SMA200 kit LAN SWITCH PEX *10 LS 2*10 Cyclone IV CLK dist PI6C21200 Mem JTag EPCS16S18N 93LC V pins Mini PCIe Intel *2 4*10 4*10 SMA REGULATOR LAN 2.5, 3.3, 1.2 V USB primeiro protótipo em 2011; validação e produção em 2013/14; final HW e SW em 2012; instalação em / 37

17 Upgrade eletrônica para o Outer Tracker Essa colaboração com o LNF-INFN (Frascati) foi iniciada no segundo semestre de 2010 e envolve também a COPPE-UFRJ (J. Seixas). O sistema de tracking externo (atualmente straw tubes) será substituído. A proposta mais consistente é o uso de fibras óticas. Participaremos no desenvolvimento da eletrônica e também na produção. 17/ 37

18 Análise de dados 18/ 37

19 Estudo de violação de CP com B 0 J/ψK 0 s M. Gandelman, B. Paula e F. Rodrigues O decaimento B 0 J/ψKs 0 CP em mésons B neutros. é um dos principais canais para o estudo de violação de A CP = Γ(B0 J/ψKs 0 ) Γ(B 0 J/ψKs 0 ) Γ(B 0 J/ψKs 0 ) + Γ(B 0 J/ψKs 0 ) = Adir CP cos( Mt) + A mix CP sin( Mt) Por se tratar de uma medida dependente do tempo, é necessário determinar o estado inicial (tagging): A meas CP = (1 2ω) [A dir CP cos( Mt) + A mix CP sin( Mt)] No Modelo Padrão A dir CP = 0 e A mix CP retorna o valor de sin(2β). A meas CP = sin(2β). O ajuste de distribuição temporal de 19/ 37

20 Medidas de violação de CP com B 0 J/ψK 0 s A amostra total obtida com os dados de 2010, à esquerda, e os eventos cujo estado inicial foi determinado. Como a eficiência no tagging é baixa, será necessária toda a amostra a ser coletada em 2011 para igualar a precisão atual das medidas. 20/ 37

21 Medidas de violação de CP com B 0 J/ψK 0 s 21/ 37

22 Procura por violação da paridade R C. Baesso, O. Francisco e L. Paula A motivação desse estudo é um modelo (O. Eboli) supersimétrico para a geração de massa de neutrinos, com violação da paridade R. Uma das consequências observáveis é o decaimento do neutralino, µ χ~ 0 q', µ W q, ν µ Os canais principais de decaimento do neutralino seriam em dois múons ou em dois jatos. Como a vida média do neutralino seria grande, a principal característica seriam um par µ + µ de alto momento, ou dois jatos hadrônicos formando um vértice bem isolado. 22/ 37

23 Procura por violação da paridade R Em andamento: estudos baseados em simulação de MC para otimização de critérios de seleção, tendo como representação do background uma amostra p + p b + b + X. Como exemplo a figura abaixo mostra a distribuição do parâmetro de impacto em relação ao vértice da interação primária. É possível atingir níveis muito baixos de contaminação mantendo a eficiência para o sinal bastante alta. IPPV PT Cuts: Inefficiency of Binc vs Efficiency of signal mm Efficiency of signal Inefficiency of Binc 23/ 37

24 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B e D Na década passada o fenômeno da violação de CP foi observado em mésons B neutros. No caso de mésons B carregados, no entanto, há apenas indícios. A violação de CP introduz uma assimetria nas taxas de decaimento. Em decaimentos do tipo B 0 hh (h = π, K) há apenas um grau de liberdade: A CP = n(b0 ) n(b 0 ) n(b 0 ) + n(b 0 ) Em decaimentos do tipo B + h h + h + há 2 graus de liberdade. A medida da quantidade A CP, nesse caso, implica uma perda de informação por envolver uma integração sobre o espaço de fase (Dalitz plot). O método de anisotropia 1 foi desenvolvido para o estudo de efeitos locais da violação de CP, através da comparação direta dos Dalitz plots do B + e do B, célula a célula: S i CP = ni (B + ) n i (B ) p ni (B + ) + n i (B ), i = 1, Nbins 1 I. Bediaga et al., Phys Rev D80, ,(2009). 24/ 37

25 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B e D O método Miranda (anisotropia), sem violação de CP O método Miranda aplicado a eventos simulados de D + K + K π + (iguais quantidades de D + e de D ), incluindo canais ressonantes. Na ausência de violação de CP, de efeitos de QCD ou de assimetrias produzidas artificialmente, S i CP deve se distribuir como uma Gaussiana com µ = 0 e σ = 1. 25/ 37

26 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B e D O método Miranda, com violação de CP O método Miranda aplicado a eventos simulados de D + K + K π + (iguais quantidades de D + e de D ), incluindo violação de CP. Uma diferença de 3% na fase relativa do canal φπ + é introduzida entre o D + e o D. A distribuição de S i CP não é mais uma Gaussiana com µ = 0 e σ = 1. 26/ 37

27 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons D S. Amato, C. Göbel, E. Polycarpo e A. Reis; J. Molina, L. Osorio, D. Tostes, D. Vieira. Decaimentos suprimidos por Cabibbo D + K K + π + e D + π π + π + podem ocorrer tanto via amplitudes tipo árvore como por amplitudes envolvendo correções quânticas. A interferência entre essas amplitudes torna observáveis possíveis efeitos de violação de CP, localizados em regiões específicas do Dalitz plot. A principal dificuldade dessa análise é controlar efeitos sistemáticos que poderiam introduzir uma anisotropia trigger, aceptância, produção. Os canais favorecidos por Cabibbo D + K π + π +, D + s K K + π + e D + s π π + π + são canais de controle pois não há violação de CP possível. Em 2010 trabalhamos em duas linhas básicas: trigger de nível 2 específico para D hhh (S. Amato, C. Göbel); seleção de eventos (E. Polycarpo e A. Reis); 27/ 37

28 Estudo da violação de CP em mésons D trigger de nível 2 Kππ after current hlt2-charm O problema: o trigger de nível 2 (Hlt2) só utiliza os traços reconstruídos pelo trigger de nível 1 (Hlt1). Este reconstruía apenas traços com p T > 500 GeV/c, o que introduz uma forte deformação no Dalitz plot O Hlt2 específico para os canais D hhh foi inteiramente redefinido. Uma modificação introduzida no Hlt1 permite que alguns traços de baixo momento sejam reconstruídos. Novos critérios para o Hlt2-charm foram otimizados, obtendo uma eficiência comparável à versão original, sem deformações no espaço de fase. Em fase de comissionamento para implementação no trigger de / 37

29 Estudo da violação de CP em mésons D seleção de eventos A seleção de eventos nos dados de 2010 ( R Ldt = 37 pb 1 ) foi feita em várias etapas, ditadas pelas condições do feixe. O aumento da luminosidade causou um aumento nos limiares do Hlt, bem como determinou os requisitos para o processamento e armazenamento dos dados. A tarefa principal foi adequar os critérios de seleção das amostras às condições de contorno impostas pela colaboração: nível máximo de retenção permitido e tempo de processamento. Os critérios de seleção visam não só a eficiência global/redução da contaminação, mas também a uniformidade ao longo do espaço de fase. Os estudos de seleção foram realizados com os primeiros dados processados, tirando proveito da enorme seção de choque de produção de charm a 7 TeV. Nossos resultados foram os melhores dentre as diferentes seleções D hhh no LHCb, sendo apresentados em diversas conferências ao longo de / 37

30 Estudo da violação de CP em mésons D amostras 2-1 LHCb - dados de pb -1 LHCb - dados de 2010 (37 pb ) eventos/gev/c massa invariante Kππ (GeV/c ) massa invariante KKπ (GeV/c ) Amostra de D + K π + π +. Este é o principal canal de controle para a análise de violação de CP pelo método "Miranda". Após o reprocessamento dos dados de 2010, teremos mais de 3 milhões de decaimentos. Amostra de D + K K + π +. A estimativa é de mais de 300 mil decaimentos ao final do reprocessamento. Em andamento, estudos para redução do background com a técnica de análise multivariada. 30/ 37

31 Estudo da violação de CP em mésons D em andamento estudo de assimetria de produção D /D + : um efeito da ordem de 3% (excesso de D em relação a D + ) foi observado. Algum efeito tipo leading particle? estudo comparativo entre o MC e os dados (momento e momento transverso): fundamental para determinar se há algum tipo de assimetria introduzida pelo trigger. estudo de eficiência do D + K K + π + ao longo do Dalitz plot: necessário para a análise de Dalitz plot tradicional; estudo de seleção de amostras com a técnica de análise multivariada, necessária pelo menos no caso do canal D + π π + π + ; nota interna contendo os resultados a serem apresentados em Moriond. 31/ 37

32 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B I. Bediaga, R. Coutinho, C. Göbel, J.H. Lopes, A. Massafferri, J. Miranda, I. Nasteva, A. Neto Todo o estudo está baseado numa seleção inclusiva B hhh: eventos com um vértice bem destacado, sem identificação de partículas, num amplo intervalo de massa invariante πππ. πππ Kππ KKπ KKK ppπ ppk Critérios de seleção comuns a todos os canais minimizam efeitos sistemáticos. 32/ 37

33 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B Events / ( 20 MeV ) LHCb Preliminary s = 7 TeV N B = M B = σ B = evts MeV MeV Events / ( 20 MeV ) LHCb Preliminary s = 7 TeV N B = M B = σ B = evts MeV MeV Kππ invariant mass (MeV) KKK invariant mass (MeV) Events / ( 20 MeV ) 70 LHCb Preliminary 60 s = 7 TeV 50 N B = M B = σ B = evts MeV MeV Events / ( 20 MeV ) 45 LHCb Preliminary 40 s = 7 TeV N B = M B = σ B = evts MeV MeV πππ invariant mass (MeV) ppk invariant mass (MeV) Amostras obtidas a partir da seleção inclusiva B hhh após identificação de partículas. Os sinais acima correspondem a aproximadamente 30 pb 1. 33/ 37

34 Estudo da violação de CP em decaimentos de mésons B Uma primeira medida será a razão de ramificação relativa ao modo B + K + π π +. Abaixo o número de eventos de cada canal. A menos de correções pela eficiência na identificação de partículas, a razão do número de eventos relativa aos de Kππ segue o padrão da razão entre as razões de ramificação. canal B(10 5 ) B/B(B + Kππ) Eventos Eventos/Kππ B + K + π π ± ± 57 1 B + K + K K ± ± B + π + π π ± ± B + p pk ± ± B + K + K π ± ± B + p pπ ± ± 0 0 A expectativa para 2011: mil decaimentos B + K + π π +. evidência clara de violação de CP em mésons B carregados; análise de Dalitz plot mais precisas. 34/ 37

35 Estudo da violação de CP em mésons B nova estratégia de seleção O desafio da seleção inclusiva: atender aos limites restritivos impostos pela colaboração tempo de processamento ( 1 ms/evento) e taxa de retenção ( 0.03%). A seleção deve ter uma eficiência uniforme ao longo do Dalitz plot, evitando cortes em p T e IP das "filhas". A seleção atual é muito lenta (5.2 ms/evento): muitas combinações por evento. Uma solução provisória foi um corte no número de traços de cada evento (Ntracks), com uma perda drástica na eficiência. 35/ 37

36 Estudo da violação de CP em mésons B nova estratégia de seleção A solução definitiva: redesenhar a seleção, fazendo-a em 2 etapas formar um vértice de 2 traços com corte em p T e IP. Isso reduz o número de combinações sem a necessidade do corte em Ntracks. formar um vértice de 3 traços adicionando um traço de baixo momento, sem corte em IP. A nova seleção foi incluída no reprocessamento e será otimizada para Eventos aceitos após corte em p T e IP. Eventos recuperados pela nova seleção. Eventos aceitos pela nova seleção. 36/ 37

37 Outras informações relevantes 41 plantões no CERN. Conferências representando o LHCb Studies of open charm and charmonium production at LHCb, XVIII International Workshop on Deep-Inelastic Scattering and Related Subjects, Florença, de April de (E. Polycarpo) Prospects for CP violation measurements with charmeless hadronic B meson decays at LHCb, 35 th International Conference on High Energy Physics-ICHEP2010, Julho, em Paris. (I. Bediaga) Physics at LHCb, Workshop on Physics and Technology at CERN, Bogotá, de Outubro de (J. Magnin) Search for new physics with CP-violation measurements at LHCb, Latin American Symposium on High Energy Physics, realizado em Valparaíso, no Chile, de 6 a 12 de dezembro. (B. de Paula) 37/ 37