sviluppo del software di ricostruzione per lo spettrometro a muoni dell’esperimento atlas m....
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Sviluppo del Software di Ricostruzione per
lo Spettrometro a Muoni
dell’Esperimento ATLAS
Sviluppo del Software di Ricostruzione per
lo Spettrometro a Muoni
dell’Esperimento ATLAS
M. Biglietti Università degli Studi di
Napoli “Federico II”
Seminario Finale del Dottorato in Fisica Fondamentale ed Applicata –
XVI Ciclo Napoli, 15 Gennaio 2004
M. Biglietti
SommarioSommario
Il progetto LHCL’apparato sperimentale ATLAS Lo spettrometro a muoni di ATLAS Software di Atlas Ricostruzione dei muoni
Ricostruzione nello spettrometro (Moore)Ricostruzione combinata (MuonIdentification)
Analisi Muoni singoliEventi di fisica
Software di ricostruzione come Event FilterConclusioni
M. Biglietti
IL Large Hadron ColliderIL Large Hadron Collider
Collisionatore protone - protone Energia nel centro di massa di 14 TeV (7+7) Circonferenza di 27 kmParticelle precedentemente accelerate nel linac (50 MeV), PS(25 GeV) e nel SPS(450 GeV)Luminosità di progetto 1034 cm-2 s-1
Energia per protone 7 TeV
Spaziatura dei pacchetti
25 ns
Dimensione dei pacchetti
15 m 12 cm
N protoni per pacchetto 1011
Pacchetti nell’anello 2835
Dipoli supercond. 1200
Durata del fascio 10 hours
Luminosità di progetto 1034 cm-2 s-1
Attualmente in costruzione nel tunnel di LEP Partenza prevista nel 20074 esperimenti : Atlas, CMS, LHCb, Alice
ATLASALICE
CMS
LHCb
M. Biglietti
Fisica a LHCFisica a LHC
Sezione d’urto totale p-p 80 mb23 collisioni ad ogni incrocio dei fasci109 eventi/sLa maggior parte sono collisioni adroniche soft (piccolo momento trasferito)
Background di QCD S/B basso (es: (Hm=150GeV)/(jetpt=700GeV) ~10-5 )
Pile up “Hard interactions” sovrapposte con ~ 23 “soft collisions”
Necessità di un buon sistema di trigger e di una risposta rapida del rivelatore
M. Biglietti
IL programma di fisica a LHCIL programma di fisica a LHC
Studio della fisica delle particelle nel range del TeV Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
Limite sperimentale (LEP): mH>114.1 GeV/c2 LHC sarà in grado di osservare il bosone di Higgs fino a 1 TeV e di misurare la massa e gli accoppiamenti con alta precisione
Ricerca di particelle supersimmetricheMisure di precisione
Enorme produzione di particelle W, Z, b e t es: sezione d’urto tt ~ 1 nb (0.8 eventi/s)
Fisica del B Regime a bassa luminosità (L=1033 cm-2 s-1) LHCb
Fisica degli ioni pesantiALICE
M. Biglietti
Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
Regione di piccola massa (mH<130 GeV)
H , H bb
Regione di massa intermedia (130 GeV < mH< 2 mZ)
H WW(*), H ZZ*
Regione di grande massa (mH > 2 mZ )
H WW, H ZZ
Il segnale di bosone di Higgs deve essere estratto da un fondo di diversi ordini di grandezza più alto. I canali sperimentalmente più puliti sono quelli con i leptoni nello stato finale. H ZZ è uno dei più promettenti (“Golden Channel”)
M. Biglietti
Il rivelatore ATLAS Il rivelatore ATLAS
Apparato sperimentale in grado di investigare un ampio spettro di misure fisicheLunghezza di 46 m, diametro di 22 m Struttura a strati concentrici, 2 endcaps, barrelInner Tracker, calorimetri, spettrometro per muoniInner Tracker contenuto in un solenoide (max 2 T), spettrometro per in un toroide (air core, max 3.9 T nel barrel, 4.1 T negli endcaps)
108 canali di elettronicaInner Detector
Rivelatori per muoni
Toroide del barrel Calorimetro adronico
Toroide dell’endcap
Calorimetro EM
Calorimetro in avantiSolenoide
M. Biglietti
ConvenzioniConvenzioni
Direzione z lungo l’asse dei fascix-y definiscono il piano trasverso alla direzione dell’asse dei fasciL’asse x positivo punta al centro dell’anello LHC, asse y positivo verso l’altoCoordinate cilindriche più utili : , , RPseudorapidità :
= -ln(tan(/2))
X
YZ
M. Biglietti
MDT
CSC MDT
RPC TGC
Lo spettrometro per muoniLo spettrometro per muoni
Barrel diviso in 16 settori in (piccoli e grandi)Equipaggiato con camere di trigger e di precisione
La struttura aperta dei magneti consente di minimizzare l’effetto dello scattering multiplo
Curvatura dei || < 1 dal toroide del barrel
1.4<||<2.7 dai magneti degli endcaps
1.0<||<1.4 regione di transizione
Caratteristiche di progettopt/pt qualche % fino a 100 GeV/c
pt/pt 10% a 1TeV/c
ECT
MDT RPC
=1
=1.4
ECT
M. Biglietti
Le camere di precisione per muoni Le camere di precisione per muoni
MDTs (Monitored Drift Chambers)Gli elementi di base sono tubi a drift con un diametro di 3 cm ed una lunghezza variabile da 70 cm a 630 cmI tubi sono disposti in multilayer
di 3 (4 per le stazioni interne)
Risoluzione di singolo filo 80 m
CSCs (Catod Strip Chambers)
Posizionati nell’anello più interno della regione degli endcap, 2 < || < 2.7 MWPC con strip di lettura catodiche segmentate ortogonali ai fili anodici
Risoluzione spaziale 60 m, piccolo tempo di deriva (30 ns), risoluzione temporale 7 ns
Misura della coordinata trasversa da strip catodiche parallele ai fili anodici
Misura di precisione nel piano di curvatura
M. Biglietti
Le camere di trigger per muoni Le camere di trigger per muoni
Barrel RPCs (Restistive Plate Chambers): su entrambi i lati delle camere MDT nelle stazioni “middle” e sopra o sotto le stazioni MDT esterne.
Per l’identificazione del bunch crossing, il trigger dei , e la misura della seconda coordinata (). Il sistema di trigger copre la regione ||<2.4
Endcap TGCs (Thin Gap Chambers) : 3 stazioni vicino alle stazioni MDT “middle”. MWPC (con fili paralleli a quelli delle MDTs ) con strips di read-out ortogonali ai fili per la misura della seconda coordinata
Risoluzione in tempo 1 ns
Risoluzione spaziale 1 cm
M. Biglietti
Software offline in ATLASSoftware offline in ATLAS
ObbiettiviGenerazione/Simulazione della risposta del rivelatore e descrizione della sua geometria Ricostruzione di oggetti fisicamente interpretabili dai dati raw Immagazzinamento dei dati Analisi dei datiVisualizzazione …
CaratteristicheAlta complessità
Lunga durata dell’esperimento (20 anni)Grandi volumi di dati (1 Pbyte/anno)
Molti sviluppatori1000 persone/anno‘’fisici delle particelle’’ non esperti alta dispersione geografica
Necessità diFlessibilità, astrazione, mantenibilità, uniformità, modularità, riusabilità, meccanismi di calcolo e sviluppo distribuiti
M. Biglietti
Software offline in ATLASSoftware offline in ATLAS
Transizione dal “vecchio” software al “nuovo” software
Passaggio dal Fortran al C++Sviluppo di un framework software comune per tutte le applicazioni ATHENA (ATLAS realization of a High Energy and Nuclear physics data analysis Architecture)
Geometria del rivelatore, meccanismi di descrizione e gestione dei dati, servizi di calibrazione, databases, simulazione, ricostruzione...
Geant3 Geant4Scelta di usare la tecnologia GRID
Transizione per molti aspetti ancora in atto
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoniRicostruzione dei muoni
Due software packages sono stati sviluppati in OO/C++MOOREMOORE (Muon Object Oriented REconstruction)
Ricostruzione nello spettrometro per muoni
MUIDMUID (MUon IDentification)Estrapolazione al vertice e ricostruzione combinata
Codice integrato in ATHENA Utilizza i servizi di ATHENAUtilizza altri packages di ricostruzione in ATHENA
iPatRec per la ricostruzione nell’ Inner DetectorCaloRec per la ricostruzione nei Calorimetri
Struttura modulare, codice flessibile Si presta ad essere utilizzato, ampliato ed integrato in modo semplice
Event FilterRicostruzione ai Tests Beam
Alternativa ai programmi Fortran sviluppati in passatoMuonbox/STACO
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoniRicostruzione dei muoni
Un muone lascia una traccia di hits all’interno dello spettrometro del rivelatore L’obbiettivo della ricostruzione consiste nel trovare una traccia associata agli hits ed eseguire un fit per ottenere la miglior stima dell’insieme dei parametri che descrivono la traiettoria della particella
Per definire una curva in 3D abbiamo bisogno di 5 parametri: a0, z0, , cot, ±1/PT
Il risultato del fit sono le migliore stime dei parametri della traccia e le loro matrici di covarianza in un qualsiasi punto lungo la traiettoria La traccia può essere estrapolata all’asse dei fasci per trovare un match col vertice
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoniRicostruzione dei muoni
CSC MDT
RPC TGC
Attraversando ATLAS un è rivelato in
2 sistemi di tracciamento ad alta precisione: rivelatore di vertice e spettrometro per muoni
Calorimetri EM e adronico
Spettrometro per muoni:misure precise ad alto pT
Calorimetri:E loss >3GeV
Inner Detector:misure precise a basso pT
ma richiede identificazione
Solenoidal Field
Campo toroidale inomogeneo:•Richiede propagazione precisa •Problemi per di basso impulso
M. Biglietti
Strategia di ricostruzione nello spettrometro per muoniStrategia di ricostruzione nello spettrometro per muoni
Ricerca delle regioni di attività nella proiezione
A partire dalle misure degli RPC e TGC si
costruiscono dei “- Segments”
Ricerca delle regioni di attività nella proiezione R-Z all’interno delle MDTs (CSCs)
Per ogni “-Segment”, sono trovate le MDT associate e ed è costuito un “RZ-Segment” (collezioni di hits z) .
CSC MDT
RPC TGC
M. Biglietti
Pattern recognition e fit della tracciaPattern recognition e fit della traccia
Ricostruzione di segmenti di traccia locali nelle MDTsCalcolo della distanza di drift dal tempo di drift, applicando le correzioni dovute al tempo di volo, alla secoda coordinata, dalla propagazione lungo il filo, dall’ angolo di Lorentz determinazione delle best lines tra le tangenti alle circonferenze di drift
Numero di hits > 4 (>3 in 1 multilayer) Puntamento al vertice (può essere disabilitato per permettere la ricostruzione di eventi ai test beam o di cosmici)Fit lineare
Combinazione del segmenti di tracciaFit della traccia
Il fit tiene conto dello scattering multiplo e dell’energia persa nel materiale inerte dello spettrometro per muoni I parametri della traccia (a0, z0, , cot, 1/pt ) e la relativa matrice di covarianza sono espressi al primo punto misurato nello spettrometro a muoni
MDT mutilayer
M. Biglietti
Ricostruzione combinataRicostruzione combinata
Estrapolazione della traccia dallo spettrometro per muoni al punto di interazione
Scattering multiplo parametrizzato per mezzo di piani di scattering nei calorimetriEnergia depositata nei calorimetri dalla simulazione o dalla ricostruzione perdita di energia valutata dal valor vero, o parametrizzata in funzione di (Re-fit: i parametri della traccia sono espressi al vertice
Le tracce provenienti dallo spettrometro e dall’ inner tracker (iPatRec) sono combinate attraverso un 2 cut-off
2 costruito a partire dalle differenze dei parametri della traccia e dalla matrice di covarianza
Fit della traccia combinata
M. Biglietti
Energia depositata nei calorimetriEnergia depositata nei calorimetri
MCMCMCMC
MC e parametrizzazione vs |MC e parametrizzazione vs |||MC e parametrizzazione vs |MC e parametrizzazione vs |||
Ricostruzione vs MCRicostruzione vs MCRicostruzione vs MCRicostruzione vs MC MC e ricostruzione vs |MC e ricostruzione vs |||MC e ricostruzione vs |MC e ricostruzione vs |||
pT = 6 GeV
pT = 6 GeV
pT = 6 GeV
pT = 20 GeV
pT = 20 GeVpT = 20 GeV pT = 100GeV
Richiede isolamento dei permette di migliorare la correzione al vertice
M. Biglietti
Ricostruzione combinataRicostruzione combinata
Migliora i parametri misurati della tracciaPer avere la miglior risoluzione possibile sulla misura del momento
Riduzione delle code nella risoluzione dello spettrometro a muoni, dovute soprattutto alle fluttuazioni dell’energia depositata nei calorimetri
Migliora la determinazione della carica per muoni ad alto impulsoMigliora l’efficienza di identificazione dei muoni
Riduzione della probabilità di ricostruire fakes, soprattutto in presenza di fondo di cavernaRicostruzione di muoni a basso impulso che non raggiungono le stazioni al centro e più esterne dello spettrometro Reiezione dei di decadimento da K e richiedendo che le tracce abbiano origine dal verticeDiscriminazione di muoni in jet adronici dagli adroni. Una buona identificazione dei non isolati è necessaria per un b-tagging efficiente.
Permette una migliore comprensione dell’apparato sperimentaleTest della calibrazione dei calorimetriCross check dei risultati dall’Inner Detector e dallo spettrometro
M. Biglietti
Test delle performance della ricostruzione
Test delle performance della ricostruzione
Sono stati analizzati diversi campioni di dati prodotti per il DC1Campioni di muoni singoli con pT fissato (da 3 GeV/c fino a 1 TeV/c)
Campioni di muoni singoli con pT=100 GeV/c con background sovrapposto
H4 Confronto con Muonbox/xKalman/STACO
Muonbox/STACO: programma di ricostruzione scritto in F90, molto affidabile ma poco integrato nel software di ATLAS, poco flessibile, lentoxKalman: programma per la ricostruzione nell’Inner Detector alternativo a iPatRec
versioni usate per il Physics TDR (1999) e Atlas Software Workshop (2003)
Layout diversiSimulazione CSC
M. Biglietti
Muoni Singoli: Efficienza vs Muoni Singoli: Efficienza vs
Perdita di efficienza a basso a causa del crack centrale necessario per il passagio di cavi e servizi (cambio layout wrt TDR ) seconda coordinata dei CSC mancante nella simulazione bassa efficienza per ||>2 Tracciamento nel campo magnetico difficile 1<|<1.5 a causa del campo magnetico inomogeneo calo di efficienza per i a basso pt
Inner DetectorMuon Spectr.Muon at IPCombined
Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy wokshop (‘03)
Moore/MuId Moore/MuId Moore/MuId Moore/MuId
Inner DetectorMuon Spectr.Muon at IPCombined
Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
pT = 6 GeV pT = 20 GeV
||
pT = 50 GeVpT = 50 GeV
M. Biglietti
Muoni singoli: efficienza vs Muoni singoli: efficienza vs
Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
Moore/MuId Moore/MuId
pT = 4 GeV
Inner DetectorMuon Spectr.Muon at IPCombined
Efficienza per bassi ptSolo con E>3-4 GeV/c raggiungono lo spettrometro
L’uso dei segmenti di traccia delle stazioni più interne potrebbe aumentare l’efficienza fino al 90%
Non raggiungono le stazioni più esterne poche misureScattering multiplo e effetti del campo magnetico inomogeneo pattern recognition più difficile
M. Biglietti
Muoni singoli: efficienza vs Muoni singoli: efficienza vs
Efficienza uniforme con
Moore/MuId Moore/MuId
pT = 6 GeV
Muon Spectr.Muon at IPCombined
Muon Spectr.Muon at IPCombinedpT = 20 GeV
Moore/MuId Moore/MuId
M. Biglietti
Muoni singoli: efficienza vs ptMuoni singoli: efficienza vs pt
Efficienza di plateau ~95%Efficienza per bassi pt
Solo con E>3-4 GeV/c raggiungono lo spettrometro Non raggiungono le stazioni più esterne poche misureScattering multiplo e effetti del campo magnetico inomogeneo pattern recognition più difficile
Efficienza della ricostruzione combinata per alti ptPattern recognition disturbata da possibili sciami e.m. che accompagnano i ad alto pt
Inner DetectorMuon SpectrometerMuon at IP Combined
Moore/MuId Moore/MuId
Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy wokshop (‘03)
||<2.5
||<2
||<2.5
M. Biglietti
Muoni singoli: risoluzione di 1/pT Muoni singoli: risoluzione di 1/pT
Ricostruzione combinata
Ottiene la miglior risoluzione possibileRiduce le code nella risoluzione del momento dello spettrometro per muoni causate dalle fluttuazioni dell’energia depositata nei calorimetri
Muon Spectr.
Muon at IP
Inner Det.
Comb.
pT = 20 GeV
M. Biglietti
Muoni singoli: risoluzione di 1/pT Muoni singoli: risoluzione di 1/pT
Muon Spectr.
Muon at IP
Inner Det.
Comb.
pT = 100 GeV Ricostruzione combinata
Ottiene la miglior risoluzione possibileRiduce le code nella risoluzione del momento dello spettrometro per muoni causate dalle fluttuazioni dell’energia depositata nei calorimetri
M. Biglietti
Risoluzione di pT vs pT Risoluzione di pT vs pT
La misura dell’Inner Detector domina sotto 10 GeV/c
Lo spettrometro per domina a alti pt
Muon SpectrometerMuon at IPInner Detector Combined
Moore/MuId Moore/MuId
pT(GeV)
Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy wokshop (‘03) Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
||<2.5
||<2.5 ||<2
M. Biglietti
Muoni singoli :risoluzione di pT vs Muoni singoli :risoluzione di pT vs
Peggioramento della risoluzione di pT nella regione di transizione a causa del campo magnetico altamente inomogeneo e delle fluttuazioni dovute all’ aumento di materiale assorbitore nei calorimetri (soprattutto per a basso pt)
Muon SpectrometerMuon at IPInner Detector Combined
Muon SpectrometerMuon at IPInner Detector Combined
pT = 6 GeV pT = 20 GeV
||
M. Biglietti
Muoni singoli :risoluzione di pT vs Muoni singoli :risoluzione di pT vs
Risoluzione uniforme vs Piccoli effetti nella regione dei piedi
Muon SpectrometerMuon at IPInner Detector Combined
Muon SpectrometerMuon at IPInner Detector Combined
pT = 6 GeV pT = 20 GeV
M. Biglietti
Muoni singoli con backgroundMuoni singoli con background
singoli pt= 100 GeV/cNo bkg x0
Valore nominale in regime di alta luminosità x1
Fattore di sicurezza x2 (fondo di caverna)
Fattore di sicurezza x5 (fondo di caverna)
x0
MSMS @ IPComb
x1
x2 x5
MSMS @ IPComb
MSMS @ IPComb
MSMS @ IPComb
Numero di tracceCollisioni primarieBackground
Minimum biasCirca 23 interazioni ad ogni incrocio dei fasci
Fondo di caverna Gas di particelle prodotte nelle interazioni tra gli adroni primari e il materiale del detectorSpettrometro per muoni molto sensibile
Rates nelle stazioni interne (MDT)10 Hz/cm2 nella prima stazione del barrel100Hz/cm2 a = 0.71 kHz/cm2 negli endcaps
Grosse incertezze sulle stime dei rates
M. Biglietti
Muoni singoli con backgroundMuoni singoli con background
x0
x1
x2 x5
Ricostruzione combinata
fakes
al vertice
x0x1
x2 x5
Efficienze verso Efficienze verso
N MDT hits del fit
a0 (cm) z0 (cm)
all
fakes
all
fakes
M. Biglietti
Standard Model H4 Standard Model H4
gg H ZZ(*) mH = 130, 150, 180 GeV/c2
g
gt H Z
Z
vs e pt muoni@IP vs e pt combinato
•Efficienze come attese dall’analisi sui muoni singoli
M. Biglietti
Ricostruzione della massa della Z con la ricostruzione combinata
Z sempre più on mass shell con l’aumentare della massa del bosone di Higgs
Z=2.83 GeV/c2
Z=2.64 GeV/c2
Z=2.36 GeV/c2
mH=130 GeV/c2
mH=150 GeV/c2
mH=180 GeV/c2
Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
Z=2.5 GeV/c2
Standard Model H4 Standard Model H4
M. Biglietti
H=2.14 GeV/c2
H=1.88 GeV/c2H=3.72 GeV/c2
mH=130 GeV/c2 mH=130 GeV/c2 mH=130 GeV/c2
mH=150 GeV/c2
H=2.18 GeV/c2 H=2.71 GeV/c2
mH=180 GeV/c2
Inner detector MuonCombined
Combined Combined
Ricostruzione della massa del Ricostruzione della massa del bosone di Higgsbosone di Higgs
Phy workshop (‘03)Phy workshop (‘03)(mH=130GeV/c
2)=1.74 GeV/c2
Phy TDRPhy TDR(mH=130GeV/c
2)=1.6 GeV/c2
Efficienze Moore/Muid(mH=130GeV/c
2)=63%
Phy worhshop(‘03)
(mH=130GeV/c2
)=65%
Standard Model H4 Standard Model H4
M. Biglietti
Moore e MuId come algoritmi di Event Filter in High Level Trigger (HLT)
Moore e MuId come algoritmi di Event Filter in High Level Trigger (HLT)
Il trigger di ATLAS prevede 3 livelliLVL1 hardware trigger
Input 40 MHz, output ~75 KHz, latenza 2.5 secCerca regioni d’attività interessanti (RoI) nei calorimetri e nello spettrometro a non combina le informazioni di più sottorivelatori
LVL2 software triggerOutput ~1 KHz, latenza ~10 msecL’input sono le RoIs dal primo livelloEstrae le caratteristiche delle RoI per mezzo di algoritmi specializzati, ottimizzati per essere veloci
EF software triggerOutput ~100 Hz, latenza ~1 secInput dal LVL1/LVL2, devono prevedere la possibiltà di ricostruire solo nelle RoIs (“seeding”) ed essere in grado di convalidare ipotesi di trigger formate nello stadio precedente. Ha a disposizione l’intero evento, compresi i dati per calibrazione ed allinemento
HLTHLT
M. Biglietti
Moore e MuId sono stati adattati per funzionare nel framework di HLTDue modalità di funzionamento:
Wrapped : pieno accesso all’evento, equivalente al funzionamento offlineSeeded : ricostruzione a partire dalle RoIs
Non essendo ancora a disposizione l’output del LVL2 e del LVL1 endcap, il seeding per Moore/MuId è stato per il momento implementato a partire dalle RoI passate dal LVL1 del barrel
MuRecoRoI () e soglia di pt
RoI definita con () = (0.2x0.2)
Efficienza rispetto al LVL1
wrapped seeded
Moore e MuId come algoritmi di Event Filter in High Level Trigger (HLT)
Moore e MuId come algoritmi di Event Filter in High Level Trigger (HLT)
M. Biglietti
Moore e MuId come EF: test dei tempi di esecuzioneMoore e MuId come EF: test dei tempi di esecuzione
P4 2.4GHz, RAM 1 Gb P4 2.4GHz, RAM 1 Gb Seeded modeSeeded modeApproccio Approccio conservativo (accesso conservativo (accesso ai dati incluso)ai dati incluso)
Escludendo il 5% nelle code con alto tempo di esecuzione
pT = 8 GeV pT = 50 GeV pT = 300 GeV
Muonbox Muonbox
pT = 10 GeVno pileup
~2 sec
Tmax < 1 sec
Time (ms) Time (ms) Time (ms)
Time seededms
average(rms)
Time wrappedms
average(rms)
SampleGeV/c
M. Biglietti
Reiezione di da decadimenti di K/
Reiezione di da decadimenti di K/
A bassi pt i decadimenti in volo daK/ sono la sorgente dominante di gli algoritmi in HLT hanno il compito di ridurre la il rate di tali
processRate (KHz)
6 GeV threshold
Rate(KHz)
20 GeV threshold
/K 16.8 2.1
b 4 1.1
c 2.4 0.5
W 0.009 0.08
Single LVL1 rates
bb->mu6X per prompt
K->, ->Analisi ‘’offline’’
Tagli di reiezione Pt> 4.3 GeV
ID del identificato: il kink di decadimento produce un fit nell’ID peggiore
del match : match cattivo tra l’inner detector e le tracce dello spettrometro per un da un decadimento
| 1./Pt – 1./PtID | : da decadimenti di
K/ha un Pt più basso rispetto al mesone rivelato nell’inner tracker
2 match | 1./Pt – 1./PtID |
M. Biglietti
Curve di efficienzaCurve di efficienza
@ vertice
Atlas phy TDR (‘99) Atlas phy TDR (‘99)
Reiezione di m da decadimenti di K/
Reiezione di m da decadimenti di K/
M. Biglietti
ConclusioniConclusioni
All’interno del software di ATLAS sono stati sviluppati dei packages di ricostruzione dei muoni nello spettrometro e di identificazione dei muoni utilizzando l’intero apparatoPackages sviluppati sull’onda della transizione verso la nuova organizzazione del software di ATLAS Lo studio delle performances di questi packages sia per muoni singoli che per canali di fisica mostrano risultati rispondenti alle aspettative
Sono ancora possibili miglioramenti per il tracciamento, le efficienze per muoni a basso pt, la velocità di esecuzioneI packages di ricostruzione sono stati implementati in ambiente HLT come Event Filter
Primo package di ATLAS ad essere stato implementato in entrambi gli ambienti offline ed online con modi di funzionamento complementari
M. Biglietti
Backup slides…Backup slides…
M. Biglietti
Inner DetectorInner Detector
Combinazione di tracciatori a semiconduttore ad alta risoluzione spaziale edi un tracciatore a transizione di radiazione
6.7 mPixels : 140 milioni, R=12m, z=60 mPixels : 140 milioni, R=12m, z=60 m
SCT : strips a semiconduttore, R=18m, z=580 mSCT : strips a semiconduttore, R=18m, z=580 m TRT : 140k straw tube, =170m TRT : 140k straw tube, =170m
1.15 m
M. Biglietti
CalorimetriCalorimetri
Hadronic TileE.M.
Hadronic LAr End CapForward LAr
4.25 m13 m
•Calorimetro E.M.• piombo – LAr • < 3.2• 24X0 (barrel), 26X0 (endcap)• E/E=10%/E1/2 + 1% (E in GeV)
• Calorimetro adronico•ferro + scintillatori (TILES)
• < 1.6•Rame + LAr
• 1.5 < < 3.2• E/E=50%/E1/2 + 3% (E in GeV)•Calorimetro Forward (LAr)
• 3.2 < < 4.9• E/E=100%/E1/2 + 10% (E in GeV)
M. Biglietti
Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
Ricerca del bosone di Higgs di Modello Standard
2007-2008: L ~ 21033 cm-2s-1, Ldt 10 fb-1
Per i 2-3 anni successivi: Ldt 30 fb-1
Dopo : L ~ 1034 cm-2s-1, Ldt 100 fb-1 per anno
L dt = 100 fb-1
L dt = 30 fb-1 LEP2
5 5
M. Biglietti
Software offline in ATLASSoftware offline in ATLAS
Converter
Algorithm
Event DataService
PersistencyService
DataFiles
AlgorithmAlgorithm
Transient Event Store
Detec. DataService
PersistencyService
DataFiles
Transient Detector
Store
MessageService
JobOptionsService
Particle Prop.Service
OtherServices
HistogramService
PersistencyService
DataFiles
TransientHistogram
Store
ApplicationManager
ConverterConverter
Necessità di un framework di sviluppo: applicazione generica nella quale gli sviluppatori inseriscono il codice, usando i meccanismi definiti dal framework, insiemi di funzionalità e strumenti, un vocabolario comune
ATHENAATLAS realization of a High Energy and
Nuclear physics data analysis Architecture
M. Biglietti
Ricostruzione offline in ATLASRicostruzione offline in ATLAS
I packages sono composti da algoritmi di Athena tra di loro indipendenti
Gli oggetti transienti sono scambiati attraverso il Transient Data Store
Gli algoritmi sono accoppiati solo attraverso gli eventi
topAlgorithm
top Algorithm
topAlgorithm
DataObj
DataObj
DataObj
DataObj
DataObj
DataObj
Algs2Event
Algs1
Algs3
Gli algoritmi e gli eventi sono posti in packages separati I packages algoritmici dipendono dagli eventi, gli eventi non dipendono dagli
algoritmi
La descrizione della geometria del rivelatore e la struttura dell’evento sono separati dall’implementazione degli algoritmi di ricostruzione
reale
apparente
TDS
M. Biglietti
Ricostruzione offline in ATLASRicostruzione offline in ATLAS
Data flowData flow
M. Biglietti
Ricostruzione dei muoni: architettura e design
Ricostruzione dei muoni: architettura e design
Ogni passo è guidato da un algoritmo di athena
Oggetti transienti passati via TDS
Algoritmi indipendenti, l’unico coupling è dato dagli oggetti transienti
Meno dipendenze, codice più mantenibile,modulare, più semplice sviluppare nuovi approcci di ricostruzione
M. Biglietti
Architettura e Design Architettura e Design
Oggetti “eventi”
M. Biglietti
Architettura e Design Architettura e Design
Common Track e Fitter class per iPatRec,Moore e Muid
M. Biglietti
Architettura e Design Architettura e Design
Mdt Digit Mdt Hit
Costruzione dei segmenti degli MDTs
Possibile utilizzazione servizi di ATHENA per calibrazioni
M. Biglietti
Architettura e Design Architettura e Design
Costruzione della traccia
M. Biglietti
Architettura e Design Architettura e Design
Backtracking al verticeCombinazione con l’inner detector
M. Biglietti
Eventi di supersimmetriaEventi di supersimmetria
R
±± +-~ ~ ~
L’endpoint della distribuzionedei di-muoni misura M(
)-M (
M. Biglietti
Moore @ H8 testbeamMoore @ H8 testbeam
Ricostruzione dei segmenti negli MDT (calibrazione da Calib)
Disallinamento delle camereDisallinamento delle camere
180 GeV beam
Barrel sagittaBarrel sagitta
M. Biglietti
Moore-EF @ H8 testbeamMoore-EF @ H8 testbeam
Ricostruzione online con
MDT/RPC/TGC
Selezione online
Fascio composto da , , e
Ricostruzione della traccia
permessa dalla selezione di
eventi con
Filtro testato per due soluzioni
Reiezione degli eventi
Classificazione degli eventi.
Tutti gli eventi sono acquisiti.