Lezione 22 Trigger

1. Lezione 22 Trigger Trigger: seleziona gli eventi interessanti fra tutte le collisioni. Decide se l’evento deve essere letto ed immagazzinato. Sistema di acquisizione dati (DAQ): raccoglie i dati prodotti dall’apparato e li immagazzina (se il trigger ha dato l’O.K.). Ècostituito da: • Elettronica di front-end : riceve i segnali dell’apparato e del trigger e digitizza l’informazione. • Lettura (rete di lettura) : legge i dati trattati dall’elettronica di front-end e forma gli eventi completi (Event Builder). • Central DAQ : immagazzina gli eventi, eventualmente li processa e li filtra. Controlla tutta la configurazione. Rivelatori di Particelle

2. Trigger and DAQ Data Acquisition System Analog signals decisions Trigger System raw data Mass Storage design feedback Detector & Trigger Simulation Recons- truction & Analysis DAQ = Data AcQuisition Lezione 22Trigger Physics Results Rivelatori di Particelle

3. Lezione 22 Trigger Il ruolo principale del trigger e dell’acquisizionedatiè quello di processare i segnali generati dall’apparato e di immagazzinare i dati raccolti su disco o nastro. Altre funzioni ed informazioni sono comunque necessarie : • Informazioni dall’acceleratore • Costanti geometriche e di funzionamento dell’apparato • controllo dell’esperimento • Condizioni di lavoro (come richieste dallo sperimentatore) Rivelatori di Particelle

4. Accelerator Detectors Database Accelerator status Detector status Raw signals Detector, readout descrip. constants Trigger & DAQ System Information Event data Data Store Conditions Experimenter Status Settings Experiment Control Lezione 22 Trigger Rivelatori di Particelle

5. Lezione 22 Trigger Perché è necessario ? • Per selezionare gli eventi interessanti • Per sopprimere il fondo • Per ridurre le dimensioni dei dati raccolti • L’acquisizione dati richiede un tempotrec che tipicamente è di parecchi ms per evento. • Se il rate R degli eventi selezionati dal trigger non è piccolo se paragonato a 1/trec si ha del tempo morto. Il rate di eventi immagazzinati sarà quindi minore del rate di eventi reali: Rivelatori di Particelle

6. Lezione 22 Trigger Un esempio molto semplice di un trigger: Un esperimento di scattering in cui solo le particelle del fascio diffuse all’angolo q vengono raccolte. Condizioni per immagazzinare l’evento : T = B1& B2& S3& S4 Tutti gli altri eventi vengono buttati. Rivelatori di Particelle

7. Lezione 22 Trigger In esperimenti ai collider adronici (ma non solo) i sistemi di trigger devono essere molto più selettivi. Rivelatori di Particelle

8. Lezione 22 Trigger • Rate di eventi ad un Collider pp e p‾p Tevatron(2TeV), L=2x1032 svis≈60 mb  R=2x1032x60x10-27≈12x106 Hz Se voglio studiare lo Z0s~ 2 nb  R=2x1032x2x10-24x10-9~0.4 Hz  Fattore di reiezione ≥ 107 LHC(14 TeV), L=1034svis≈ 80 mb  R=1034x8x10-26 = 8x108 Hz e numero medio di interazioni per crossing (25 ns) ~ 20. Se vogliamo studiare l’ Higgs ci attendiamo per questo canale un rate ~ 10-5 Hz  Fattore di reiezione ~ 1013- 1014 Rivelatori di Particelle

9. Lezione 22 Trigger • Rate ai Collider e-p Interazioni elettrodeboli. La sezione d’urto dipende da Q2.Per Q2>1000GeV s ~150 pb e L~ 1031  R= 150x10-12x10-24x1031~ 5 eventi all’ora. Fondi: interazioni beam gas del fascio di protoni. • Rate ai Collider e+e- Interazioni elettromagnetiche  sezione d’urto abbastanza piccola. e Lep( E=55 GeV), L=1031 R ~ 5X10-4 Hz. (eventi qq). se voglio studiare lo Z (s ~ 50 nb)  R= 0.75 Hz Fondi: interazioni beam-gas, sciami nel tubo a vuoto R= 103-104 Hz fattore di reiezione 103-104 Rivelatori di Particelle

10. Lezione 22 Trigger Rivelatori di Particelle

11. Lezione 22 Trigger • La decisione del trigger è presa in diversi livelli successivi. • Crescendo il livello cresce la sua complessità e selettività. • Tutti i dati selezionati dal livello precedente devono essere immagazzinati fino a quando una decisionedel trigger del livello attuale nonè stata presa. Rivelatori di Particelle

12. Lezione 22 Trigger Rivelatori di Particelle

13. Lezione 22 Trigger Esempio : trigger di livello 1 di ATLAS Rivelatori di Particelle

14. Lezione 22 Trigger Il trigger di livello 1 è senza tempo morto  la decisione del trigger deve essere presa ogni 25 ns! Durante il tempo di latenza del trigger i dati di ogni singolo canale dell’apparato devono essere immagazzinati in pipelines di lunghezza 128 celle. Infatti il tempo di latenza del trigger è di 3 ms e 128x25 ns = 3.2 ms. Unità di lettura Rivelatori di Particelle

15. Lezione 22 Monitor online L’ultimo livello di trigger normalmente agisce sull’evento completo ed oltre ad eliminare eventi che non soddisfano le richieste di nessuno dei trigger può suddividere gli eventi accettati nei vari canali di fisica sotto studio. Il risultato di quest’ ultimo filtro permette di immagazzinare i dati su disco o nastro etichettati quali candidati di un particolare canale. A questo punto intervengono anche dei programmi di monitoraggio on-line che sia controllano il corretto funzionamento dei vari pezzi dell’apparato, sia forniscono un display degli eventi candidati dei vari canali di fisica sotto studio (per un sottoinsieme di eventi). Inoltre un sottoinsieme di eventi è anche usato per calibrare o controllare la calibrazione dell’apparato. Rivelatori di Particelle

16. Lezione 22 DAQ Naturalmente non c’ è una chiara divisione fra il DAQ ed i trigger di livelli elevati. Quello che possiamo dire è che mentre i trigger sono (almeno i livelli più bassi) hardware, l’acquisizione dati è essenzialmente un processo sofware. L’acquisizione dati è nota come il processo di raccogliere e calibrare i dati rozzi provenienti dai vari pezzi dell’apparato ed immagazzinarli per una successiva analisi offline. I dati rozzi vengono riuniti in parti logiche, chiamate eventi, che corrispondono ad una stessa interazione. Anche se una grossolana ricostruzione in osservabili fisiche può essere fatta dalla DAQ, spesso la ricostruzione degli eventi in osservabili quali impulso, energia, massa, tempo, ecc. è il compito principale dei programmi di ricostruzione offline. Rivelatori di Particelle

17. Lezione 22 Controllo La complessità e le dimensioni degli apparati del giorno d’oggi impone che tutti i controlli e gli aggiustamenti dell’apparato possano essere eseguiti con un controllo remoto (software). Il concetto di “slow control” include l’immagazzinare, il monitorare, il controllare ed eventualmente l’aggiustare tutti i parametri dell’esperimento che devono stare a dei valori ben precisi durante la presa dati. Questi parametri non sono direttamente associati agli eventi, ma comunque possono avere un’influenza significativa sulla qualità dei dati raccolti. Alcuni di questi parametri includono: • Alte tensioni e correnti di tutti i sotto-apparati. • Sistema di gas per le varie camere (circolazione del gas, temperatura, pressione, purezza ecc.) • Basse tensioni di tutta l’elettronica di front-end (preamplificatori, formatori ecc.) • Temperatura dell’elettronica di front-end e sistema di raffreddamento dell’apparato. • Controllo dei magneti (e monitoraggio) • Controllo del sistema criogenico per magneti superconduttori o rivelatori a gas nobili liquefatti. • Sistema di interlock Rivelatori di Particelle

18. Lezione 22 ATLAS Rivelatori di Particelle

19. Lezione 22 CMS Rivelatori di Particelle

20. Lezione 22 Alice Rivelatori di Particelle

21. Lezione 22 LHCb Rivelatori di Particelle