Large Hadron Collider

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1 Rede Nacional de Física de Altas Energias Setembro 2008 Large Hadron Collider Participação Brasileira nos Experimentos do CERN

2 Sumário I. CERN: BREVE HISTÓRICO...3 II. PARTICIPAÇÃO BRASILEIRA NO LHC...5 Alice...5 Introdução...5 Constituição do Grupo...5 Projetos em Andamento...5 Formalização da Participação Brasileira...5 Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O)...6 Projetos Futuros...6 Atlas...7 Introdução...7 Constituição do Grupo...7 Projetos em Andamento...7 Formalização da Participação Brasileira...8 Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O)...8 Projetos Futuros...9 CMS...10 Introdução...10 Constituição do Grupo...10 Projetos em Andamento...11 Formalização da Participação Brasileira...11 Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O)...11 Projetos Futuros...12 LHCb...13 Introdução...13 Constituição do Grupo...13 Projetos em Andamento...13 Formalização da Participação Brasileira...14 Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O)...15 Projetos Futuros...15 III. RESUMO FINANCEIRO...16 Gastos com M&O...16 Gastos com Custeio: Diárias e Passagens...16 Estimativa de Gastos de Capital

3 I. CERN: Breve Histórico A Organização Européia para a Pesquisa Nuclear (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire CERN) foi fundada em 1954 em Genebra, na fronteira francosuíça, com o intuito de unificar a ciência européia no pós-guerra e, ao mesmo tempo, compartilhar os custos sempre crescentes da pesquisa nuclear. A criação do CERN foi uma iniciativa de vários cientistas europeus Raoul Dautry, Pierre Auger, Lew Kowarski, Edoardo Amaldi e Niels Bohr, entre outros. Hoje o CERN é operado por um consórcio de 20 países-membros: Alemanha, Áustria, Bélgica, Bulgária, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Grécia, Holanda, Hungria, Itália, Noruega, Polônia, Portugal, Reino Unido, República Checa, República Eslovaca, Suécia e Suíça. Seu primeiro acelerador, um Synchrocyclotron (SC) de 600 MeV dedicado à pesquisa nuclear, foi seguido pelo Proton Synchrotron (PS) que, durante seus 33 anos de existência, deu importantes contribuições à ciência, indo da pesquisa nuclear à astrofísica e física médica. No início da década de 70 começou a operar o Intersecting Storage Rings (ISR), o primeiro anel de colisão próton-próton, com 300 metros de diâmetro. Em 1976 começou a operar o Super Proton Synchrotron (SPS), com 7 km de circunferência, cujo túnel cruzava pela primeira vez a fronteira franco-suíça. O SPS, em 1979, foi transformado em um anel de colisão próton-antipróton com o emprego do resfriamento estocástico do feixe de antiprótons. A década de 90 contou com Large Electron-Positron (LEP), o qual desempenhou papel central na medição dos parâmetros do Modelo Padrão das interações fundamentais. Com 27 km de circunferência e quatro detectores Aleph, Delphi, L3 e Opal, o LEP produziu mais de 17 milhões de bósons Z 0 e, posteriormente, pares de W s. Em 2000 o acelerador foi desmontado para a construção do Large Hadron Collider (LHC), que utiliza o mesmo túnel do LEP para acelerar e colidir dois feixes de prótons. O CERN foi cenário de descobertas fundamentais para o avanço da Física das Partículas Elementares. Dentre elas podemos citar a evidência da existência das correntes fracas neutras na câmara de bolhas Gargamelle no início dos anos 70, a descoberta dos bósons vetoriais Z 0 e W s no SPS em 1983 e o estabelecimento da existência de três e apenas três gerações de quarks e léptons, completando assim o quadro das partículas do Modelo Padrão. Em 1995 os primeiros átomos de antimatéria foram criados com a produção de átomos de anti-hidrogênio no Low Energy Antiproton Ring (LEAR) do CERN. Vários pesquisadores do CERN foram agraciados com o prêmio Nobel por pesquisas realizadas no laboratório. Entre eles Georges Charpak, pela invenção da Multiwire Proportional Chamber (MWPC), e Carlo Rubbia e Simon Van der Meer, pela descoberta dos bósons vetoriais massivos. O laboratório também contou com os laureados Felix Bloch como diretor, Sam Ting como spokesman do experimento L3, e Jack Steinberger, do experimento Aleph. Entre os vários benefícios secundários das pesquisas realizadas no CERN, o que teve alcance mais profundo foi o desenvolvimento da World Wide Web (WWW). Inventada no início da década de 90 por Tim Berners-Lee para atender as necessidades dos físicos de altas energias que trabalhavam em grandes colaborações internacionais e necessitavam compartilhar informação com instituições e universidades espalhadas ao redor do mundo. Hoje em dia, o conceito de processamento de alto desempenho em grid, em desenvolvimento no CERN, vem se disseminando internacionalmente e se tornando a ferramenta de escolha para várias áreas da ciência. A arquitetura grid obteve enorme impulso graças ao esforço dos físicos de altas energias, que terão que armazenar e processar a enorme quantidade de dados que será produzida pelo LHC. 3

4 O CERN hoje emprega cerca de pessoas e conta com mais de pesquisadores visitantes pertencentes a 580 institutos e universidades de 85 países. O físico brasileiro Roberto Salmeron foi um dos dez primeiros físicos experimentais a serem contratados pelo CERN, logo após ter finalizado o seu doutorado na Universidade de Manchester. Após 8 anos ocupando essa posição, vitalícia, o Prof. Salmeron se afastou para participar da fundação da Universidade de Brasília. Deixou a UnB para voltar ao CERN, antes de ir para Paris, devido à intervenção que houve naquela universidade. O primeiro grupo brasileiro a trabalhar no CERN veio do sob a liderança da Profa. Ana Maria Endler. Essa interação vem se intensificando com o passar dos anos e hoje em dia todos os experimentos do LHC contam com a participação de pesquisadores brasileiros. Do ponto de vista institucional, o primeiro acordo de cooperação entre o CERN e o Brasil foi assinado quando Carlo Rubbia era Diretor-Geral do CERN e Crodovaldo Pavan era Presidente do CNPq. Também se deve assinalar a importante contribuição do CERN para a construção do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS). Além dos grupos experimentais, durante muitos anos, os teóricos brasileiros têm se beneficiado do acordo com o CERN para estágios de pesquisa. Neste momento, uma nova era se inicia para o CERN e para a Física de Altas Energias com a entrada em operação do Large Hadron Collider (LHC). Ele colidirá prótons contra prótons à energia de 14 TeV e nele serão realizados quatro experimentos, cada um com seu detector por eles projetado e construído. Desses quatro experimentos, dois deles têm propósito geral e capacidade de investigar todo e qualquer aspecto da Física envolvida nessas reações: o Atlas (A Toroidal LHC ApparatuS) e o CMS (Compact Muon Solenoid). Os demais experimentos têm um foco de investigação específico: o LHCb (LHC beauty) visa estudar a física do quark bottom (ou beauty), com o intuito de fazer medidas precisas da violação de CP e estudar decaimentos raros, enquanto o Alice (A Large Ion Collider Experiment) tem o objetivo de analisar colisões envolvendo íons pesados, visando o estudo do plasma de quarks e glúons. 4

5 II. Participação Brasileira no LHC Alice Introdução Desde 1995, um grupo da Universidade de São Paulo participa da colaboração Star, um dos experimentos do acelerador RHIC. Este experimento é formado por mais de 500 colaboradores de 50 instituições em 10 países. e A principal contribuição do grupo da USP neste projeto foi prover recursos humanos, com um considerável investimento das agências financiadoras brasileiras em bolsas de estudo. Este grupo deu origem ao grupo, que agora faz parte do experimento ALICE, no LHC. Constituição do Grupo Pesquisadores Alejandro Szanto de Toledo Marcelo Gameiro Munhoz Alexandre Alarcon do Passo Suaide Jun Takahashi Pós-doutorandos Alberto Lozea Feijó Soares Mauro Cosentino Gopika Sood Bernardo Mattos Tavares Gustavo Valdiviesso Estudantes de Doutorado Marcel Araujo Silva Figueredo Gabriel Oliveira Valeriano de Barros David Dobrigkeit Chinellato USP USP USP Unicamp USP USP USP Unicamp Unicamp USP USP Unicamp Projetos em Andamento Este grupo de pesquisa tem ampla experiência em projetos de montagem e operação de calorímetros em experimentos de íons pesados relativísticos, adquirida na experiência E864 do AGS e no experimento Star do RHIC. O projeto do EMCal do Alice é liderado pelo Prof. Thomas Cormier, da Wayne State University, EUA, colaborador do grupo há muitos anos. A construção desse detector já está em avançado estágio de implantação e, portanto, a contribuição brasileira será no desenvolvimento de softwares de serviço, necessários para o controle, monitoramento e calibração do detector. O grupo deverá providenciar a criação de um centro de processamento do Alice na Universidade de São Paulo utilizando a arquitetura Grid. Com recursos concedidos pela Fapesp, um cluster de computadores já foi adquirido e conta com 104 processadores com 1 Gb de memória RAM por processador e 30 TB de espaço de armazenamento. Formalização da Participação Brasileira A assinatura do Memorandum of Understanding é obrigatória para a oficialização do grupo no experimento. 5

6 Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O) Os custos cotidianos de um experimento em Física de Altas Energias são cobertos pela dotação orçamentária conhecida como Maintenance & Operations (M&O). Nela estão incluídos os custos de manutenção e operações do experimento que envolvem os gastos com os detectores (magnetos, criogenia, hidráulica, vácuo, controle), comunicações (telefonia, videoconferência), computação (processamento online, software, suporte ao usuário, armazenamento de dados), testes e calibração do feixe, serviços gerais (secretaria, engenharia, transporte pesado, survey), eletricidade etc. Esses custos são compartilhados entre todos os países que compõem a colaboração e são divididos proporcionalmente aos pesquisadores doutores ativos. Não são incluídos nessa partilha estudantes, técnicos ou engenheiros Número previsto de pesquisadores: 6 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF ,00 Total R$ Número previsto de pesquisadores: 9 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF ,00 Total R$ Projetos Futuros Para efetivamente contribuir com processamento de dados do experimento Alice, é necessária a expansão da infra-estrutura computacional do grupo, aumentando a capacidade de processamento do cluster, que conta, atualmente, com 104 processadores. A duplicação da capacidade de processamento do cluster seria um grande passo em direção a uma participação efetiva em termos computacionais no experimento Alice. Para isso, seria necessária a compra de 26 nós de processamento, incluindo no-breaks, racks, switches de rede, cabos etc. Estima-se um valor de US$ ,00 para os nós de processamento e respectivos acessórios. 6

7 Atlas Introdução A colaboração científica entre a equipe da e o CERN é realizada desde 1988, portanto há mais de 20 anos. Neste projeto são realizadas atividades nas áreas de Física, Engenharia Eletrônica e Informática, envolvendo professores, pesquisadores e alunos, além de contar com a participação da indústria nacional e de outras instituições de pesquisa do país. Nossas atividades envolvem especificamente o Instituto de Física, a COPPE e a Escola Politécnica da. Ao longo desses 20 anos de colaboração com o CERN, a equipe conquistou um espaço significativo nas áreas de Física, Eletrônica e Computação, e tem, hoje, no Atlas responsabilidade por um conjunto significativo de atividades. Ex-alunos, formados pelo projeto, estão hoje em diversas Instituições (Universidades Federais, Cefet s, Faetec s, Embraer, Petrobrás, CNEN,, pós-doutorado no exterior etc.) Constituição do Grupo Pesquisadores Fernando Marroquim Leão de Almeida Junior José Manoel Seixas Carmen Lodi Maidantchik Maria Aline Barros do Vale Luiz Pereira Caloba Augusto Santiago Cerqueira Pós-doutorandos Andre Asevedo Nepomuceno Bernhard Meirose Paulo Vitor Magacho da Silva Estudantes de Doutorado Danilo Lima de Souza Eduardo Furtado de Simas Filho Luciano Manhães de Andrade Filho Marcelo Perantoni Rodrigo Coura Torres Estudantes de Mestrado Fernando Xavier Thiago Ciodaro Xavier Engenheiros e Técnicos Elis Cesar Rodrigues Chagas Jorge Luiz Carvalho Magalhaes Waldyr da Silva Leite UFSJ UFJF UFJF UFJF Projetos em Andamento Os projetos em andamento tem contribuições ligadas à Física propriamente dita e contribuições em eletrônica e software, como a avaliação da capacidade do detector Atlas de reconhecer as possíveis novas partículas previstas por várias extensões estudadas do Modelo Padrão, através de simulações completas do detector e reconstrução dos eventos. O detector do Atlas é bastante adequado para estudar determinados aspectos da formação do Quark-Glúon Plasma (QGP) pela detecção de múons e jatos de hádrons devido a sua calorimetria hadrônica, segmentada 7

8 longitudinalmente. São procuradas assinaturas que possam ressaltar a formação do QGP. O grupo tem se dedicado a dar suporte nas atividades do Tilecal (Tile Calorimeter Detector Unit) na sua integração com o trigger, na detecção de raios cósmicos e nos subsistemas de controle e calibração. Desenvolveram estimadores neurais para a medição de energia, incluindo a informação combinada eletromagnética e hadrônica. O grupo tem também trabalhado no sistema de acionamento (trigger) do Atlas, tendo desenvolvido o sistema neuralringer do segundo nível e do trigger do sinal de múons fornecido pelo circuito somador do Tilecal. A participação em software envolve a manutenção e extensão do sistema Glance para recuperação de dados e modelagem dos repositórios onde os registros se encontram. Esse sistema é utilizado em diversas aplicações, tais como: sistemas de controle do detector, de segurança, de rastreamento de equipamentos e de monitoramento. Trabalharam também com aplicações computacionais para o Tilecal, através dos sistemas de apoio aos testes do Tile e de análise e monitoração dos dados não-físicos. O sistema somador ativo que forma o sinal de torre de trigger do Tilecal foi confeccionado e testado por indústria brasileira, a partir do projeto desenvolvido pela. Adicionalmente, os sistemas remotos de armazenamento, análise e recuperação da informação do Tilecal vêm tendo participação da indústria de cabos de sinais, com a qual fazem a transferência de tecnologia. Membros da equipe têm desenvolvido aplicações em medicina combinando técnicas de pré-processamento inteligente desenvolvidas originariamente para os sistemas de trigger do Atlas. Também foram desenvolvidas aplicações em Engenharia, com resultados bem-sucedidos em processamento de sinais de sonar passivo, qualidade de energia elétrica, processamento de sinais de descargas parciais em sistemas de potência, qualidade de dados e engenharia nuclear. Uma decorrência da participação do grupo no CERN é a implementação do projeto Dracon (Detecção de Raios Cósmicos usando Técnicas de Radar), que visa a implementação de estações de aquisição em diversas escolas de ensino médio no Rio de Janeiro e que conta com o apoio da Faperj. Formalização da Participação Brasileira É urgente a regularização do grupo no ATLAS, através da assinatura do MOU específico. O Brasil encontra-se atrasado mesmo quando comparado com países com ingresso posterior na colaboração, como Argentina, Chile e Colômbia. Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O) 2009 Número previsto de pesquisadores: 10 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF 7.000,00 Total R$ , Número previsto de pesquisadores: 12 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF 8.000,00 Total R$ ,00 8

9 Projetos Futuros O grupo dará continuidade aos projetos em andamento na colaboração Atlas. Em Física, fará a simulação de eventos, calibração de Monte Carlo e análise de dados de íons pesados. Continuará a trabalhar na eletrônica de diversos sistemas relacionados ao detector Tilecal. Em termos de software, manterá a participação no sistema Glance, contribuindo para sua integração, manutenção e aprimoramento. Dará também 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). Para o desenvolvimento e confecção de protótipos para upgrade do Tilecal e sistema de trigger do Atlas será necessária uma verba de aproximadamente R$ ,00. A indústria nacional participará na confecção de protótipos e na produção, montagem e testes do circuito receptor do sinal de múons para o sistema de trigger do Atlas e das atividades de upgrade, além de participar das atividades de desenvolvimento de engenharia de software do projeto. Para a compra de componentes, confecção de placas de circuito impresso, montagem e testes de protótipos e início de produção do circuito receptor do sinal de múons para o trigger de primeiro nível deverão contar com aproximadamente R$ ,00. 9

10 CMS Introdução O grupo do CMS participou, anteriormente, de experimentos de alvo fixo estudando a foto-produção do quark charm. Em seguida, colaboraram no desenvolvimento do software e hardware do projeto de um supercomputador paralelo (ACP). Em 1989, engajou-se no experimento DØ atuando no desenho, construção, implementação e manutenção da eletrônica dos detectores de múons, nos detectores de pixels para o registro dos traços das partículas, na eletrônica de várias partes do detector, no desenvolvimento do software e na medição da seção de choque de produção do quark bottom. A partir de 1999 o primeiro grupo paulista passou a participar deste experimento, com a entrada da Unesp na colaboração. Iniciou-se então o projeto do Forward Particle Detector (FPD), cujos Roman Pots foram quase que inteiramente construídos no Brasil, em uma colaboração estreita com o LNLS. Constituição do Grupo Pesquisadores Alberto Santoro Andre Sznajder Vitor Oguri Carley de Oliveira Martins Wagner Carvalho Andre Massafferri Luiz Mundim Moacyr Souza Gilvan Alves Maria Elena Pol Sérgio F. Novaes Eduardo de M. Gregores Pós-doutorandos Marco André F. Dias Sérgio M. Lietti Pedro G. Mercadante Estudantes de Doutorado Dílson de Jesus Damião Sandro Fonseca de Souza Sheila Mara Silva do Amaral Marco Pacheco Thiago Tomei Estudantes de Mestrado Eliza da Costa Felipe Torres da Silva de Araujo Diego Figueiredo Luana Soares Jorge Jordan Martins Engenheiros e Técnicos Eduardo Revoredo Patrícia Sampaio Bittencourt José Afonso Lajas Sanches João Gonçalves de A. Rodrigues Samir Cury Alessandro Zachi Jesse Werner Costa UNESP UFABC UNESP UNESP UNESP UNESP CEFET CEFET 10

11 Andre Breitinger Fabiana Rodrigues Fortes Rogério Luiz Iope CEFET CEFET UNESP Projetos em Andamento Atualmente o grupo possui dois grandes projetos em andamento. Um deles envolve o processamento, armazenamento e análise de dados do LHC através da participação no LHC Computing Grid, com duas unidades em funcionamento, uma no Rio de Janeiro () e outra em São Paulo (SPRACE). Este é um projeto que vem dando ótimos resultados, com as Tier-2 (centros de armazenamento e processamento de nível 2) brasileiras operando em conjunto com a estrutura americana. Vale ressaltar que o projeto depende do financiamento continuado para implantar os sucessivos upgrades da infra-estrutura de processamento e armazenamento requeridos pela colaboração. O segundo projeto envolve a chamada Forward Physics, uma colaboração paralela dentro do CMS com os grupos da Itália, da Finlândia e da Bélgica. O projeto ainda está em fase de análise e tem por finalidade participar na construção do detector Castor para a observação de Física de baixos ângulos. Atualmente prepara-se a discussão para o upgrade do CMS, onde há potencial para envolver a indústria brasileira. O financiamento estável, e compatível com nossas possibilidades, irá viabilizar este projeto. Em termos de análise física, o grupo tem trabalhado em dois temas principais: física difrativa, associada ao detector de Forward Physics, e física além do Modelo Padrão, onde tem se examinado a produção múltipla de bósons vetoriais e investigado a possível existência de dimensões extras. Formalização da Participação Brasileira Até o começo desta década, o grupo brasileiro que vem participando do CMS estava totalmente comprometido com o Experimento DØ do Fermilab. Por essa razão, somente a partir de 2001 esse grupo passou a fazer parte efetiva da colaboração do CERN. A principal contribuição financeira brasileira para o experimento CMS tem sido no provimento de capacidade de processamento e armazenamento de dados através da implantação e operação de duas Tiers-2, centros de computação associados à estrutura global de processamento em grid do Large Hadron Collider. Essas estruturas computacionais HEPGrid () e SPRACE (UNESP) puderam ser implantadas graças aos financiamentos obtidos na Finep, FAPERJ, CNPq e FAPESP e ao grande esforço dos grupos brasileiros. Há um passo importante para que o HEPGrid e o SPRACE sejam considerados formalmente como parte do WLCG, que é a assinatura do Memorando de Entendimento (Memorandum of Understanding MoU) referente ao Worldwide LHC Computing Grid (WLCG) pela agência de fomento brasileira (CNPq) e o CERN. Esse MoU fazia parte do apêndice do Acordo de Cooperação que foi recentemente assinado entre o CNPq e o CERN. No entanto, esse apêndice foi excluído na versão final do Acordo. A assinatura deste Acordo dará visibilidade ao grande investimento, em termos de recursos humanos e equipamentos, já realizado pelo Brasil (ver a carta anexa, com a recomendação do CTC da RENAFAE, neste sentido). Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O) O grupo brasileiro participa atualmente com 9 pesquisadores pagando M&O, assim divididos: 4 pesquisadores da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, 3 pesquisadores do Centro Brasileiro de Pesquisas Fisicas e 2 pesquisadores do São Paulo 11

12 Regional Analysis Center (SPRACE UNESP e UFABC), cabendo ao Brasil 0,7% do orçamento da colaboração. A estimativa de gastos do M&O do grupo do CMS para os próximos 2 anos é: 2009 Número previsto de pesquisadores: : 7 + UNESP: 4 + : Número previsto de pesquisadores: : 10 + UNESP: 5 + : 3 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF ,00 Total R$ Estimativa do M&O / pesquisador: CHF ,00 Total R$ Além dos gastos relativos ao pagamento do M&O, o Brasil ainda deve a contribuição quotizada correspondente ao ajuste dos gastos com a finalização da construção, instalação e testes do CMS 1. Esse dispêndio engloba nossa parcela dos gastos com o sistema de aquisição de dados (CHF ,00), que deve ser paga ainda no ano de 2008, e com a finalização do detector (CHF ,00), que deverá ser pago em 2009, perfazendo um total de CHF ,00 (R$ ,00). Essa contribuição representa 0,7% do custo total dessas despesas da colaboração, avaliada em CHF ,00 (aproximadamente R$ ,00). Projetos Futuros Para o ano de 2009 o grupo propõe participar da construção dos detectores de Forward Physics, e vem estudando a possibilidade de participar do upgrade, gerando uma nova oportunidade para projetos ligados à indústria, conforme mencionado acima. Além disso, com a produção dos primeiros dados, o grupo deverá dedicar-se à análise física associada à física difrativa e à física além do Modelo Padrão. 1 Status of CMS: Progress Summary Report for April 2008, CERN-RRB

13 LHCb Introdução A participação brasileira no LHCb envolve pesquisadores de três instituições do Rio de Janeiro,, PUC-Rio e, que procuram atuar de forma coordenada, desenvolvendo projetos de interesse comum. O grupo do Laboratório de Física de Partículas Elementares da (LAPE) atua em colaborações internacionais no CERN desde 1993, quando ingressou na colaboração Delphi. Em 1998 o grupo ingressou na colaboração LHCb, após convite feito pela coordenação do projeto e da realização de um workshop na Academia Brasileira de Ciências. O Grupo de Sabores Pesados do participa em colaborações internacionais de Física de Altas Energias desde Inicialmente atuou no Fermilab, nas colaborações E791 e Focus, e em 2001 ingressou na colaboração LHCb. O grupo também tem atividades na área de Fenomenologia de Partículas. A PUC-Rio participa na colaboração LHCb desde Os pesquisadores que compõem o grupo brasileiro que atualmente participam no LHCb já orientaram 16 teses de doutorado e 13 de mestrado. Constituição do Grupo Pesquisadores Alberto Reis Arthur Maciel Carla Gobel B. de Mello Érica R Polycarpo Ignácio Bediaga Javier Magnin José Helder Lopes Jussara M. de Miranda Leandro S. de Paula Miriam M Gandelman Sandra F Amato Pós-doutorandos Bruno S de Paula Edgar Rodan Juan M Otalora Goicochea Estudantes de Doutorado Álvaro G. dos Santos Neto Antonio A. Alves Junior Fernando L. F. Rodrigues Gabriel Gerrer Estudantes de Mestrado Alexandre Toledo Christian F Mejia Guaman Engenheiros e Técnicos Renato Santana PUC-Rio PUC-Rio Projetos em Andamento O grupo brasileiro participou ativamente em projetos de desenvolvimento de hardware, de software e de estudos para determinar a sensibilidade do LHCb, entre eles: estação de testes para câmaras de múons do LHCb; desenho do chip CARIOCA, usado na sua eletrônica de front-end; estabelecimento de procedimento para realizar o controle de qualidade desses componentes; desenvolvimento de ferramentas de 13

14 análise; estudos de viabilidade de medidas a serem realizados pelo detector, que foram de grande importância para a aprovação dos Technical Design Reports do experimento. Quase todos os projetos do grupo têm um ponto em comum: a detecção de múons no LHCb. Ao ingressar na colaboração em 1998, o grupo optou por atuar no sistema de múons do experimento pela sua experiência com esse tipo de detector e por ser um tipo de atividade que era compatível com as condições materiais do grupo. Posteriormente procuraram desenvolver atividades que tivessem alguma ligação com o projeto inicial, criando competências específicas e tendo visibilidade no seio da colaboração. Há vários projetos em andamento no LHCb que envolvem pesquisadores brasileiros, como, por exemplo, o desenvolvimento e implantacão de um sistema de monitoração da temperatura das câmaras multifilares que fazem parte do Sistema de Múons do LHCb. É um projeto de inteira responsabilidade do grupo brasileiro e que inclui a responsabilidade por sua operação durante a tomada de dados. Trabalharam também no software do sistema online, desenvolvendo ferramentas para a monitoração do trigger e instalando o software do trigger no cluster de computadores que fará a tomada de dados (online). Participaram também da elaboração do software de otimização do trigger; implantação e manutenção do algoritmo do trigger de múons e trigger hadrônico. Desde 2000 são responsáveis pelo desenvolvimento, implementação, teste e aprimoramento dos algoritmos de identificação de múons no LHCb. Usando computadores da, contribuíram para o desenvolvimento de um sistema da computação distribuída que está sendo usado na geração de eventos simulados para a colaboração. Recentemente um cluster de computadores do passou a operar no sistema LHC Computing Grid (LCG). Esse cluster possui 170 processadores e deverá ter sua capacidade dobrada até o final do ano, fazendo com que o grupo brasileiro contribua de forma significativa para a geração de eventos simulados do LHCb. O grupo contribuirá para a tomada de dados do LHCb com a realização de plantões na sala de controle do experimento, atuando como shift leader ou no controle de qualidade dos dados; controle das medidas de temperatura das câmaras de múons e realização de plantões como especialistas do trigger. O grupo brasileiro participou de muitos estudos de viabilidade de análise dos dados que foram realizados com o intuito de demonstrar a capacidade desse detector. A investigação da violação de CP foi a principal motivação para construção do LHCb. Atuarão na obtenção de parâmetros que descrevem a violação de CP, como previsto pelo Modelo Padrão. Além disso, estudarão a sensibilidade do LHCb para alguns fenômenos raros, ainda não observados, tais como o decaimento muônico do méson Bs ou o decaimento do b em dois léptons e estranheza. Também pretendem investigar modelo proposto por fenomenólogos brasileiros, que prevê a produção de uma partícula supersimétrica. Finalmente, pretendem investigar as oscilações de mésons charmosos no LHCb. Formalização da Participação Brasileira A participação de uma instituição na colaboração LHCb é formalizada pela assinatura de Memorandos de Entendimentos (MoU Memorandum of Understanding), onde cada grupo define qual será sua contribuição para a colaboração. Há vários MoU previstos, um para cada fase da colaboração. Assim como houve um relativo à construção do detector, em breve haverá um sobre o seu aperfeiçoamento (upgrade). 14

15 Como os órgãos de financiamento brasileiros têm arcado com custos de viagens dos pesquisadores, assim como as taxas de manutenção e operação, a assinatura desse documento é o único ponto pendente para que a participação de pesquisadores brasileiros esteja formalizada. Previsão Orçamentária para Manutenção e Operação (M&O) A previsão orçamentária para 2009 está sendo feita e será apresentada formalmente às agências de fomento dos países envolvidos na colaboração LHCb na próxima reunião do Resource Review Board (RRB) em novembro. Abaixo é apresentada uma previsão ainda não consolidada Número previsto de pesquisadores: 13 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF 8.500,00 Total R$ , Número previsto de pesquisadores: 15 Estimativa do M&O / pesquisador: CHF 8.500,00 Total R$ ,00 Projetos Futuros Com o início de operação do acelerador, as atividades de desenvolvimento de hardware e software descritos anteriormente deverão se tornar gradualmente menos intensas. Aumentarão as atividades ligadas à tomada e às análises de dados. O esforço de geração de eventos simulados será enorme, pois sem ele não será possível levar a cabo os estudos propostos. Um grande investimento deverá ser feito nessa direção para aumentar a capacidade de cálculo dos computadores ligados ao grid. O orçamento estimado para isso é de R$ ,00. A partir de 2012 ou 2013, o LHC deverá aumentar a sua luminosidade. Isso causará problemas para alguns detectores e componentes eletrônicos, que deverão ser substituídos. Nesse sentido já estão sendo discutidos projetos de upgrade do LHCb e o grupo deverá participar desse esforço, contribuindo para a nova eletrônica, que deverá requerer um orçamento de aproximadamente R$ ,00. 15

16 III. Resumo Financeiro Gastos com M&O Resumimos abaixo os gastos com M&O dos quatro experimentos para os anos de 2009 e 2010: 2009 Alice R$ ,00 Atlas R$ ,00 CMS R$ ,00 LHCb R$ , Total R$ Alice R$ ,00 Atlas R$ ,00 CMS R$ ,00 LHCb R$ ,00 Total R$ Gastos com Custeio: Diárias e Passagens A presença constante on site é de importância fundamental para a efetiva participação dos grupos brasileiros nos experimentos do CERN. Estima-se a necessidade de verba de custeio para cobrir as viagens ao CERN: 2009 Alice 12 R$ ,00 Atlas 20 R$ ,00 CMS 28 R$ ,00 LHCb 26 R$ ,00 Total R$ Alice 18 R$ ,00 Atlas 24 R$ ,00 CMS 36 R$ ,00 LHCb 30 R$ ,00 Total R$

17 Estimativa de Gastos de Capital Segue abaixo uma estimativa dos gastos com equipamentos para os próximos dois anos: 2009 e 2010 Alice Nós de processamento para grid R$ ,00 Atlas Equipamentos R$ ,00 CMS Manutenção das duas Tier-2 R$ ,00 LHCb Nós de processamento para grid R$ ,00 Total R$ ,00 17