Colaboração ATLAS/Brasil. Atividades

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1 Colaboração ATLAS/Brasil Atividades

2 Histórico Colaboração com o CERN iniciou-se em P&D para o LHC em calorimetria hadrônica usando material plástico cintilante Membro da Colaboração ATLAS desde 1992 participando da sua Carta de Intenção. Participamos em 1994 da Proposta oficial Responsável pelas 2800 placas somadoras de energias das torres e de múons do TILECAL. Dezenas de teses de doutorado, mestrado e trabalhos de final de curso e Inic Científica.

3 Objetivos Gerais Continuar as atividades de desenvolvimento, melhoramento, upgrades e comissionamento do nos campos da Física (estudos fenomenológicos e métodos de análise de dados), Eletrônica (instrumentação, algorítmos e processamento de sinais) e Informática (computação inteligente e sistemas distribuídos). Ampliar e divulgar o conhecimento nacional da Física de Altas Energias. Ampliar as Instituições colaboradoras brasileiras. Formar recursos humanos de forma multidisciplinar. Inserir a indústria nacional (hardware e software) Aumentar a visibilidade da indústria nacional. Aplicações em outros domínios do conhecimento.

4 Equipe e Instituições Fernando Marroquim (UFRJ). José Manoel Seixas (UFRJ) Carmen Lodi Maidantchik (UFRJ) Maria Aline Barros do Vale (UFSJ) Marco Aurélio Lisboa Leite (USP) Olácio Dietzsch (USP) Emi Márcia Takagui (USP) Luiz Pereira Caloba (UFRJ) Augusto Santiago Cerqueira (UFJF) Carlos Antônio Duque (UFJF) Eduardo Simas (CEFET-BA) PosDoc Andre Asevedo Nepomuceno (UFRJ) PosDoc Bernhard Meirose (UFRJ) PosDoc Paulo Vitor Gamacho da Silva (UFRJ)

5 Equipe e Instituições(cont.) Alunos de pós-gradução Alunos de graduação e IC alunos de ICJr Técnicos Instituições: (Formar o CLUSTER ATLAS/BR) UFRJ UFSJ UFJF USP CEFET-BA

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8 Física Colisões proton-proton Além do Modelo Padrão Interação Forte com o grupo de fenomenologia da UFRJ, vários modelos já estudados. Procura de: Novos bósons de gauge Novos leptons pesados Neutrinos de Majorana Partículas compostas Etc Canais: pp->lepton + lepton +X (estudo principal) pp-> lepton+missing energy+x pp->lepton+lepton+boson+x

9 Física p-p Metodologia: Procura-se limite experimentais para as constantes do modelo estudado. O modelo é implementado no COMPHEP, CALCHEP. FORM, etc Procura-se assinaturas e distribuições que caracterizem um determinado modelo. Hadronização e decaimentos com PYTHIA. Simulação rápida do detetor ATLAS. Se os resultados forem encorajadores faz-se a simulação completa do detetor ATLAS. Análise, comparação e discriminação detalhada dos resultados para diferentes modelos. Análise dos dados experimentais.

10 Física de Íons Pesados RHIC: Au,Cu S NN =200 GeV Expansão do programa de pesquisa desenvolvido no RHIC Extensa experiência em análise Colaboração préestabelecida (ISU, Brookhaven, Weizman, Columbia) LHC: Pb S NN =5.5TeV Simulação HIJING + ATLSIM HIJING + ATHENA PYQUEN+ATHENA ATLAS em íons pesados: Excelente cobertura (azimultal e rapidez) Calorimetria de alta segmentação (pre-sampler + seg. longitudinal no calorímetro eletromagnético) Inner tracker + espectrômetro de múons ZDC (em instalação) Programa de investigação Variáveis globais (dnch/dη, det/ dη, multiplicidade total etc.) Supressão na produção de quarkonia ( ), ', J /, ' Tomografia de jatos Jet Quenching

11 Eletrônica e Instrumentação Tilecal MultiTrack Detection Using Hough Transform Motivation Some trigger systems now cover the entire TileCal volume. Probability to have more than one cosmic ray by event is higher. More time with cosmics keep improving the algorithms. Identify tracks for single beam analysis. Fake events due to cosmic rays and halo.

12 Hough Transform for Line Detection (ρo,θo) =? linear fit HT noise noise most probable line parameters HT-1 ρ θ line parameters global maximum 12

13 Hough Transform in TileCal (First Implementation only one track) track with Minuit Hough space - XY projection HTXY HTZY cell energy weight θ ρ track with HT Hough space - ZY projection θ ρ 13

14 Cosmic Shower MultitrackSingle in Beam Tilecal 14

15 Next Steps (Implementing in Athena) By now it runs in ACR (online visualization). Update TileMuonFitter (to do useful analysis). The TMF variables will become containers. Increase SNR cell separation with matched-filters) Good to find single beam events Just counting number of tracks. Looking for horizontal tracks. 15

16 Next Steps Thin adjustments with LAr) 16 Include LAr in HT algorithms thin adjustments in track parameters

17 Eletrônica e Instrumentação TileCal Muon Receiver Motivation Upgrade of the trigger system Coincidence with muon spectrometer Problem: low SNR for the TileCal muon trigger signal To improve the SNR, the two muon signals from the same D cell should be summed on the receiver Muon signal time misalignement 08/10/2008 Tile Week 17

18 Muon cosmic board Improve the signal-to-noise ratio by summing both readouts of the same D-cell (muon output) D0 is multiplied by 2, for signal gain equalization Feed the coincidence board as done by the transition board 08/10/2008 Tile Week 18

19 Muon Receiver Proposed Prototype VME crate board Barrel signals (D0, D1, D2, D3) and extended barrel signals (D5, D6) per module, for the positive and negative eta range D0 cannot be summed (worse SNR). Gain should be equalized Due to cabling, negative and positive eta should be handled in different boards One board should receive 4 muon trigger connectors Processing 44 signals Perform the analog sum of the equivalent muon signals, as the cosmic muon board Feed the signal into a comparator, for triggering Provide a threshold adjustment by software Enable and disable channels by software 08/10/2008 Tile Week 19

20 Next steps Cosmic muon board Deep investigation of the performance Check robustness and signal integrity Board design and interface Integration with L1 Muon 08/10/2008 Tile Week 20

21 Instrumentação com USP Longo envolvimento com projetos de Instrumentação em calorimetria com Brookhaven e CERN Calorímetros de Argônio e criptônio líquido Geometria em acordeom projetiva segmentada Métodos de calibração de altíssima resolução Desenvolvimento de sistemas de aquisição de dados e processamento de sinais de alta velocidade para o sistema de tracking e identificação de partículas do Experimento PHENIX Programas de R&D em calorimetria para o upgrade do ATLAS Transferência de sinais analógicos via fibra óptica Digitalização em alta velocidade/alta densidade em substituição à implementaçãco atual (Switching Capacitor Array + ADC) Calibração e processamento digital de sinais utilizando Massive Parallel Processor Arrays Eletrônica de Front End para o Zero Degree Calorimeter do ATLAS (programa de Íons Pesados) Utilização do know-how e infra-estrutura para a redução da dependência tecnológica Emprego dos métodos e técnicas desenvolvidas para outras áreas da Física (sistemas de deteção de radiação de baixa energia, espectrometria, LIDAR etc.), favorecendo a multidisciplinariade. Envolvimento do NIT da USP na identificação e proteção da propriedade intelectual (2 patentes 08/10/2008 Week 21 de equipamentos para aquisição de dadostile sendo depositadas) Estratégicamente concebida de forma a não interferir na divulgação e desenvolvimento das

22 Eletrônica e Instrumentação L2 Trigger Ringer Algorithms GOALS Provide an electron / jet algorithm for the LVL2. Independent on the event s energy. Resilient to noise and missing data. High detection efficiency x Small false alarm. Fast to execute. Based in 2 sections: Feature extraction Hypothesis making

23 The Feature Extraction Based on ring sums RoI dimension reduction. Fixed events size (100). Physics interpretation maintained. Easy and fast to generate. Built over a 0.4 x 0.4 window in eta x phi for each calorimeter layer. Section EM HAD Layer PS EM1 EM2 EM3 HD1 HD2 HD3 Total # Rings

24 NLICA Segmented Feature Extraction ROC curves: Nonlinear Independent components estimated from ring signals at layer level. Different techniques: SOM; PNL (Post-Nonlinear); Local ICA.

25 Ringer's performance and rate Better time performance can be obtained by disabling debug code Many improvements can be made Ringer's chain e10ringer is available on e10ringer chain at Full Menu Calculates cluster variables in the same way as standard LVL2 Egamma algorithms e10ringer e10_loose Efficiency w.r.t. Truth 97.16% 94.12% Efficiency w.r.t. Offline 97.78% 95.26% 17 GeV jets acceptance w.r.t. LVL1 5.55% 12.23% Ringer T2CaloEgamma FEX Execution Time (us) Decision (us)

26 Desenvolvimento de Software * ATLAS Equipament Traceability Web System * Web Interface for Shifters (WIS) * TileComm Analysis * Detector Control System (DCS) * Glance (data retrieval tool) * Monitoring & Calibration Web System (MCWS) * Data Quality Monitoring (DQM)

27 Installation database Glance XML XML XML Traceability Web System Radiation measure 3D detector model Labels printing

28 The system allows the user to search for equipment parts. The Equipment ID input can be done by a barcode reader Menu with all applied on the traceability label. the options available for this user Search Parameters Generate an equipment ID Some information about the equipment found. Click to go to details.

29 Managing multiple equipment Equipment parts (tabs) parameters Position informatio n Positions the Log ofwhere all radiation piece dose has been on measurements thatbefore piece

30 All equipment leaving the cavern must be measure for radiological control The Measure can be done automatically using an external probe or by manual input If the value exceed the background radiation and its threshold, an alert is shown, and the procedure for radioactive equipment must be followed

31 The ATLAS Safety Alarms Monitor Information accessed via the Glance search engine Oracle database Glance XML WEB Safety Alarms Monitor

32 The ATLAS Safety Alarms Monitor Alarm details viewer Select alarm Alarm logbook Alarm information Links to documentation Click for input history Click for actuator history

33 Monitoring & Calibration Web System MCWS COOL DB RUN S TileComm DB CASTOR Resul ts 33

34 Monitoring & Calibration Web System Data Quality Validator Tool (DQ Validator Tool) Useful links Application name OK button Run number field Typing a run number and pressing OK button...

35 Monitoring & Calibration Web System Module comment Channel comme nt On channel click, system opens the Analysis window Colors legend

36 Operacionalização Grande intersecção de áreas de interesse entre o Laboratório de Instrumentação e Partículas do IFUSP, IF-UFRJ (Íons Pesados) e COPPE (instrumentação em calorimetria) Sólida experiência nas áreas propostas (instrumentação e Física de Íons Pesados) Racionalização de recursos e consolidação da infraestrutura Brazilian ATLAS Cluster Necessidades Contribuição ao LHC/ATLAS (operating funds) Estima-se 2 viagens/ano por pesquisador, para estágios de 20 dias no CERN Viagens Rio/São Paulo Ampliação da infraestrutura de computação (eventualmente Tier 2?) Modernização da infraestrutura de laboratório, privilegiando equipamentos de alto custo que possam ser utilizados em conjunto pela USP e UFRJ

37 BACKUP

38 Upgrades Eletrônica Sistema detector de raios cósmicos baseado no TILECAL e com transformada de Hough Sistema de visualização 3-D para calorimetria Estimador neural de energia. Integração do sinal de tôrre do TILECAL com o primeiro nível de trigger Desenvolvimento do sistema neuralringer para o trigger de segundo nível baseado em calorimetria Especificações para um sistema de trigger de primeiro nível baseado no sinal de múons provido pelo somador ativo de formação de torres de trigger do TILECAL. Especificação, projeto e testes dos sistemas de upgrade do TILECAL e de trigger.

39 Desenvolvimento de Software Desenvolvimento de uma API para operação de grande volume de dados recuperados através do sistema Glance Manutenção do sistema Glance (funcionalidades Between, Not Null, etc) Utilização desta API nos sistemas Tile-DCS-Web e ATLAS-DCS-Web Desenvolvimento das funcionalidades de LVPS, HV e Trip ON/OFF para o sistema Tile-DCS-Web Desenvolvimento de uma versão operacional do ATLAS-DCS-Web

40 Desenvolvimento de Software Manutenção do sistema TCWS (detailed comments, integração com o ELOG) Extensão do sistema TCWS, integrando Monitoring & Calibration Web System (MCWS) e Data Quality Management (DQM) Versão Operacional de um sistema Web para Monitorar o Comissionamento do Muon Manutenção do sistema DSS (Detector Safety System), utilizando o Glance Manutenção do sistema Glance Insertion/Update Integração das funcionalidades do Glance, oferecendo um menu único de fácil navegação. Desenvolvimento de novas funcionalidades do sistema Survey Data: visualização/cálculos/plots com os dados dos HLS Bedplates do ATLAS (monitorar o pavimento da

41 Desenvolvimento de Software Desenvolvimento de novas funcionalidades do sistema Survey Data: visualização/cálculos/plots com os dados dos HLS Bedplates do ATLAS (monitorar o pavimento da caverna que afundou devido ao peso do detector), utilizando o Glance Desenvolvimento do sistema ATLAS Equipments Tracking, para gerenciar os equipamentos que saem da caverna para sofrer alguma manutenção. Utilizando o Glance.

42 Desenvolvimento de Software Dar continuidade ao desenvolvimento do sistema ATLAS Operation Pages, que oferece através da Web, uma visão geral do estado da operação do ATLAS, incluindo informações sobre sua infra-estrutura e serviços (cryogenics, gas, cooling, etc). Estes dados são acessados por plantonistas na sala de controle, especialistas de cada subsistema e colaboradores do ATLAS, em geral. Atualmente, implementamos, funcionalidades para apresentar informacoes sobre Muon Gas distribution racks, Detector cooling plants, Cooling and Ventilation e Data Acquisition (DAQ).