MINERνA Main INjector ExpeRiment for v-a. Detector ativo segmentado: : 5,87 t

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1 MINERνA Main INjector ExpeRiment for v-a Detector ativo segmentado: : 5,87 t Alvos nucleares de C, Fe, Pb e H 1

2 MINERνA em resumo MINERvA é um detector de neutrinos compacto, ativo e projetado para estudar interações neutrino-núcleo em grande detalhe. O detector será instalado no feixe NuMI, imediatamente à montante do primeiro detector do MINOS. MINERvA é único no mundo A intensidade do feixe NuMI fornece Uma oportunidade para medidas precisas de interações de neutrinos Uma grande faixa de energias de neutrinos (4, 6 e 10 GeV) O detector, com vários alvos nucleares, permite, pela primeira vez, a realização de estudos de efeitos nucleares em interações de neutrinos. MINERνA fornece informações cruciais para medidas de oscilações de neutrinos. Breve linha do tempo do MINERνA Aprovação inicial pelo PAC do FERMILAB em abril de 2004 Revisão inicial do projeto pelo FERMILAB em janeiro de 2005 Início de testes com protótipo cósmicos) em outubro de 2008 Instalação do protótipo na caverna e início de teste com neutrinos prevista para dezembro de 2008 Montagem do detector completo a iniciar em abril de 2009 Tomada de dados prevista para começar no segundo semestre de

3 Detector do MINERνA O detector do MINERνA baseia-se em uma tecnologia simples e bem compreendida (baixo risco). Núcleo ativo é segmentado (cintiladores sólidos) Reconstrução de trajetórias Identificação de partículas Alvos nucleares passivos ν intercalados Núcleo envolvido por calorímetros eletromagnético e hadrônico Medida da energia de fótons (π 0 ) & de hádrons Primeiro detector do MINOS funciona como capturador de ν múons. Alvos nucleares Detector ativo Calorímetro em. 3 γ γ Calorímetro hadrônico

4 MINERνA O APS Multidivisional Neutrino Study Report, que define o caminho a ser seguido pela física de neutrinos, baseou suas recomendações em um conjunto de pressupostos e considerações acerca dos programas atuais e futuros, incluindo: suporte aos experimentos atuais, cooperação internacional, instalações subterrâneas, P&D em detectores e aceleradores e determination of the neutrino reaction and production cross sections required for a precise understanding of neutrino-oscillation physics and the neutrino astronomy of astrophysical and cosmological sources. Our broad and exacting program of neutrino physics is built upon precise knowledge of how neutrinos interact with matter. 4

5 Metas do MINERνA Medida precisa da secção de choque quase elástica neutrino-nucleon, incluindo a dependência em E e em q 2. Determinação de secção de choque de produção de píons para interações em corrente carregada e corrente neutra. Medida precisa da produção coerente de píons com particular atenção à dependência com o número atômico A do núcleo. Exame dos efeitos nucleares nas interações de neutrinos. Estudos da física nuclear para a qual reações de neutrinos fornecem informações complementares aos estudos realizados na mesma faixa cinemática. 5

6 Detector do MINERνA 6

7 Plano Detector do MINERνA 1 tower 2 tower 6 tower 3 tower 5 tower 4 tower Detector externo (OD) camadas de ferro/cintilado rpara calorimetria hadrônica : 6 torres Folhas de chumbo calorimetria EM canais 80% no hexágono interno 20% no detector externo 473 M-64 PMTs (64 canais) 1 fibra WLS por cintilador, que muda para uma fibra clara e segue para o PMT 128 peças de cintilador por plano do Detector interno 3.385m Detector interno Hexágono planos X, U, V 8 peças de cintilador por torre do Detector Externo, 6 torres por plano 7

8 Óptica do MINERνA (arranjo para o Detector Interno mostrado. Detector externo é similar mas tem barras cintiladoras retangulares) Cintilador cm 2 strips Fibra WLS no furo central Partícula Planos cintiladores com 128 prismas cintiladores Posição determinada pelo compartilhamento de carga fibra clara Caixa de PMT Cintilador (rosa) & fibra WLS Conectores ópticos M-64 PMT 8

9 Visão Geral do Detector do MINERnA Barras cintiladoras Cabos de Fibras Claras Caixas com os PMT Fibras WLS PMT s Eletrônica/DAQ Estrutura/Absorv edor Plano Cintilador 9

10 Electrônica do MINERνA Placas FE ( Front End ) Um cartão por PMT Alta Voltagem ( V) Digitalização via Trip Chips, aproveitando projeto do D0 Timing Cartões CROC e DAQ Um cartão por 48 PMT s Interface Front-end/computador Distribui gatilho e sincronização 3 crates VME & um computador para DAQ PVIC/VME Interface VME Crates DAQ Computer with RAID Cluster 48V, 20 A DC Two-tier Low-Voltage Distribution System LVDS Digital Token Ring (4 Rings/VME Module) Fermilab Network Control Room Console Permanent Storage Optical Fibers From Detector CROC VME Readout Module (x11) M64 MAPMT and TRiP-based Multi-Buffer Digitizer/TDC Card with Ethernet Slow-Control Interface (12 PMTs/Ring) 10

11 Trabalho em Hardware O detector do MINERνA está sendo construído. Temos 4 módulos XU e 4 módules XV (total: 16 planos) instalados. Os 4 primeiros módulos instalados no Wideband(FERMILAB). Partcipação ativa na construção do detector: Teste de PMT's antes da instalação. Instalação das caixas de PMT no detector (cabeamento). Trabalho pós-instalação (busca de vazamento de luz ). 11

12 Trabalho em Hardware 8 módulos instalados até o final de novembro 2008 (total de 120) 12

13 Estudo dos PMT Hammatsu H8804 Fotomultiplicadora de 64 canais, usada pelas colaborações MINERνA e MINOS. Estudo de 500 fotomultiplicadoras totalizando canais. Para caracterizar cada PMT, precisa-se conhecer as contagem de escuro, ganho, HV, crosstalk. 13

14 Testes do MAPMT HAMAMATSU H8804 (64 elementos) 14

15 Adquisição de dados dos PMT Os dados dos PMT são obtidos em Rutgers, New Jersey. Usa-se o PMT Test Stand, que injeta luz em cada canal. No proceso tomam-se dados para determinação dos pedestais. Os dados são transferidos para nosso cluster e, depois, analizados. colaboração com: Universidade de Atenas, Grécia e SUNJ Rutgers, EUA. 15

16 Distribuição Típica de Sinal Pedestal Luz 16

17 Contagens de escuro 17

18 Contagens de escuro 18

19 Variação dos Pedestais Ganho médio da placa de aquisição Ganho alto da placa de aquisição 19

20 Monitoramento online Desenvolvimento de software para monitoramento online. Software online escreve em disco os dados brutos ( recebidos do hardware do detector). Software near online recebe eventos brutos e realiza processamento online do MINERνA. Online PC Near Online PC Detector RawEvents Storage Adaptação, para o MINERνA, do software online do LHCb Desenvolvimento de software de monitoramento online baseado no modelo do LHCb. O software de monitoramento online é capaz de: Decodificar RawData em um formato de mais fácil leitura. Supressão de pedestais. Converter contagens de ADC em carga (pc) empregando uma base de dados de calibração. Fazer histogramas para monitoramento online da qualidade dos dados. Preparar histogramas e rootplas para análise offline dos dados. 20

21 Monitoramento online Monitoramento online da qualidade dos dados: um exemplo de um dos histogramas criados para monitorar remotamente a condição do detector. Cada quadrado de 8x8 pontos uma PMT. Este gráfico mostra os 38 PMT que o MINERνA está empregando para os 8 módulos já instalados. Sinal de raios cósmicos com supressão de pedestal 21

22 Método de Reconstrução 22

23 Método de Reconstrução Formação de aglomerados (clusters) 23

24 Método de Reconstrução Formação de sementes 24

25 Método de Reconstrução Formação de trajetórias usando o método dos mínimos quadrados 25

26 Olympus O cluster Olympus consiste de 4 servidores PC Jupiter (servidor principal) Hercules Apollo Diana 26

27 Características do Olympus Características principais de cada servidora (verba edital UNIVERSAL) - Intel Server Motherboard S processadores Quad-Core Intel Xeon E5310 (total de 8 núcleos) - 4 Gb of RAM - 2 x 160 Gb disco rígido - 2 x 100/1000 Mbps placa ethernet Software instalado nas servidoras: - Scientific Linux Fermi LTS release software do MINERνA (5 Gb de espaço) usado para simulação, reconstrução, adquisição de dados, estudos dos PMT, etc - Usa o GAUDI framework, LHCb software e o CMT 27

28 Vista das conexões do Olympus KVM SWITCH JUPITER MONITOR HERCULES KEYBOARD APOLLO DIANA 100/1000 Mbps NETWORK SWITCH MOUSE INTERNET 28

29 Situação atual Trabalho em curso - Análise dos dados dos PMT do MINERνA. - Suporte ao grupo do D0 no CBPF. Próximos passos - Instalar 2 nobreaks de 3KVA cada (verba RENAFAE: DEMORANDO DEMAIS!!!! ) - Instalar monitor LCD (verba RENAFAE) - Instalar switch 10/100/1000 de 16 portas (verba RENAFAE) - Aumentar memória para 6 Gb por PC (verba RENAFAE já atendida) - instalar mais 640 G de disco rígido (verba RENAFAE já atendida) - Instalar sistema RAID (verba RENAFAE) Teclado e chave KVM adquiridos com verba RENAFAE Problema principal: baixa taxa de transferência devido à rede externa. 29

30 Conclusão O exerimento MINERνA é uma colaboração internacional com 21 instituições de 7 países (Grécia, Brasil, EUA, Alemanha, México, Rússia e Peru) totalizando cerca de 100 pessoas Nossa participação se dá com 1 pós-doc, 2 estudantes de mestrado e 1 estudante de doutorado (Hélio da Motta, Mario Vaz, César Castromonte, José Palomino, Arturo Fiorentini, David Alejandro) Dispomos de um cluster de computadores e temos atuado em software e hardware junto ao experimento. Realizamos a primeira tese ligada ao experimento (José Palomino, tese de mestrado, 2008) Mantemos atuação intensa junto ao experimento e empregaremos nosso cluster para diversos trabalhos (análise, simulação, reconstrução). A grande capacidade do cluster é atrapalhada pela baixa velocidade de transmissão de dados. Tomada de dados de teste já em curso. Montagem final no primeiro semestre de Início da tomada de dados no segundo semestre de Tomada de dados inicial prevista para durar 4 anos com cerca de 13 M de eventos registrados Espaço total para armazenagem de TODOS os eventos: aproximadamente 10 Tera 30