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CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay

CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay. Programme : État d’avancement de CMS Avancement de ECAL Les engagements de Saclay dans ECAL Le système de monitorage SRP Tests en faisceau Les engagements de Saclay dans la physique Recherche du Higgs en γγ Test du Modèle Standard

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CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay

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Presentation Transcript

  1. CSTS du 19 octobre 2007CMS-Saclay • Programme : • État d’avancement de CMS • Avancement de ECAL • Les engagements de Saclay dans ECAL • Le système de monitorage • SRP • Tests en faisceau • Les engagements de Saclay dans la physique • Recherche du Higgs en γγ • Test du Modèle Standard • Recherche du Higgs MMSM en bbH/A → ττ→ eμ • Perspectives et conclusions CSTS du SPP

  2. CSTS du 19 octobre 2007CMS-Saclay Retour de champ Traceur ECAL Calorimètre à petit angle Aimant solénoïdal supraconducteur HCAL Poids total 12500 T Diamètre extérieur 15.0 m Longueur 21.5 m Champ magnétique 4 Tesla Muons CSTS du SPP

  3. État d’avancement de CMS • CMS testé en surface (2006) : • Bobine • Champ nominal atteint • Premiers événements cosmiques CSTS du SPP

  4. État d’avancement de CMS • Descente dans le puits • fin 2006-début 2007 CSTS du SPP

  5. Pixels/Traceur • Traceur prêt à être transporté au P5 • Pixels prévus pour janvier 08 CSTS du SPP

  6. État d’avancement de CMS • Insertion du ECAL Premier ½ tonneau installé en mai Second ½ tonneau Installé et testé en 12 jours ouvrables • Tous les SMs testés en cosmique • Intercalibration des cristaux ~2% • Canaux morts : 28/61200 • Canaux pathologiques : 7 CSTS du SPP Début du câblage

  7. HF et blindage • Test du positionneur du HF CSTS du SPP

  8. Préparation de CMS • Global runs mensuels : • 3 jours à la fin de chaque mois • 7 sous détecteurs présents en septembre • HO-HB-Tracker FEDs-CSC FEDs-RPC-EB-DT-HF • Résultats • Lecture de ECAL, HB, HF, HO, HE, DT, RPOC, CSC et LUMI frontends • Lecture de 50 % du Traceur • Mise en œuvre du « Trigger Supervisor » • Mise en œuvre du « Run-Control », Initialisation et configuration de détecteurs depuis les DBs • Mise en œuvre du DQM • HLT et reconstruction avec CMSSW • Transfert Tier0-Tier1 et Tier2 (délai typique = 1 heure) • Shifts délocalisés (FNAL) avec analyse des données sur Tier1 CSTS du SPP

  9. Préparation de CMS • CSA07 (computing, software and analysis challenge) • Mise en service de la chaîne globale d’analyse et de simulation • Test des performances et de la stabilité des outils de production • Plan de charge : simulation de 50% des besoins de 2008 CSTS du SPP

  10. Les engagements de Saclay dans CMS • CMS canal historique : ECAL • Système de monitoring • Système opto-mécano-électronique • Traitement des données • Processeur de lecture sélective (SRP) • CMS canal habituel • Recherche du boson de Higgs en γγ • CMS canal progressiste • Étude des couplages à 3 bosons de jauge • Recherche du boson de Higgs MSSM en ττ → eμ CSTS du SPP

  11. Le groupe CMS à Saclay • Composition actuelle: • 15 physiciens SPP : M. Besançon, M. Dejardin, D. Denegri, B. Fabbro, J.L. Faure, S. Ganjour, F.X. Gentit, A. Givernaud , G. Hamel de Monchenault, P. Jarry, E. Locci, J. Malclès, A. Rosowsky, M. Titov, P. Verrecchia • 1 physicien conseiller scientifique :J. Rander • 1 doctorant (terminé en 2007) :J. Descamps • 1 Postdoc (novembre) : F. Ferri • 13 ingénieurs et techniciens SEDI : M. Anfreville , J-P. Bard, M. Boyer, A. Gomes, P. Gras, C. Jeanney, I. Mandjavize, Y. Penichot, D. Pierrepont (antenne), J.M Reymond, J. Rolequin, J. Tartas, P. Venault CSTS du SPP

  12. CMS-ECAL CSTS du SPP

  13. 3 % 200 MeV σ(E) 0 . 5 % ≈ + + E E E Les engagements de Saclay dans ECAL • Calorimètre performant pour la recherche H →γγ • But : • Problème : • Maintenir la stabilité du détecteur ~ O(mois) • Taille des événements • Système de monitorage : • Optique : Harnais, boite diffusante et mécanique associée • Électronique : préampli, numérisation et mécanique associée • 3 ingénieurs, 8 techniciens, 2 physiciens • Traitement en temps réel des données • Ferme de monitorage • 5 physiciens, 1 ingénieur, 1 technicien • Lecture sélective des événements • Modules SRP : développement des modules et algorithmes • 2 ingénieurs, 1 physicien • Maîtrise du détecteur • Expertise électronique VFE & ULR et reconstruction des signaux • Préparation et analyse des tests en faisceau • Simulation • 11 physiciens, 1 thésard Électronique Uniformisation et stabilité du calorimètre CSTS du SPP

  14. Stabilité du calorimètre • Pourquoi : • ∂(LY)/∂T, 1/M(∂M/∂T) ~ -2%/K • 1/M(∂M/∂V) ~ 3%/V • Comment : • Système de suivi de la transparence des cristaux en temps réel • Injection de lumière laser dans chaque cristal et comparaison avec la réponse de diode de référence • Analyse des données en temps réel = surveillance du détecteur CSTS du SPP

  15. Le système de monitorage • Architecture : 75688 voies 528 voies CERN Lyon Turin Zurich US-CMS SEDI/LSEO SEDI/LID Caltech CSTS du SPP

  16. Le système de monitorage • 88 harnais L2 (1 vers 7) • 400 harnais L1 (1 vers 200) • 264 FEMs (2 diodes PN) • 44 MEMs (lecture de 6 FEMs) CSTS du SPP

  17. Le système de monitorage • Installation sur ECAL CSTS du SPP

  18. Le système de monitorage • Bilan 2007 • Tous les éléments sont produits et testés et validés • Énorme implication du SEDI depuis 10 ans • 36 SM réalisés en juin 2007 • ~15 jours.homme/SM • 4 Dees réalisés en juin 2008 • ~30 jours.homme/Dee • Le sérieux et la ponctualité du travail de Saclay est très apprécié et reconnu par CMS ! • Fort engagement du SEDI et aide précieuse et indispensable de l’Antenne CSTS du SPP

  19. La génération des événements de monitorage • Génération des données au LHC : • Rythme : 100 Hz (limite du laser) • 1 gap sur 112 • Volume de données : 8 Go/30mn • Rôle de Saclay • Synchronisation laser-DAQ-LHC (EMTC) • Traitement des données de monitorage Structure du faisceau du LHC CSTS du SPP

  20. RC TTC Gap Events EMTC CMS FilterFarm HLT Laser Farm Disk Buffer LASER Primitives laser Repackage Laser Data OMDS Correction de transparence P5 ORCON Tier0 CAF Offline Reconstruction ORCOFF Traîtement des données laser : « ferme de monitorage » • Rôle de Saclay : • Calcul des primitives laser • Calcul des corrections de transparence Welcome to MusECAL CSTS du SPP

  21. L’acquisition des données dans ECAL • 78688 cristaux – canaux de lecture • 4032 unités de déclenchement (lecture synchrone 40 MHz) • 3072 unités de lecture (lecture asynchrone 100 kBq) • Lecture totale ECAL(1,5 Mo) > Taille événement CMS (1 Mo) • Réduction intelligente /20 (biais négligeables sur la physique) • Pas de suppression de zéros massive • Lecture de zones d’intérêt hiérarchisées • + Lecture de tous les dépôts d’énergie avec une grosse granularité 8 x ½ Dé (bouchon) 36 Super-modules (tonneau) Unité de lecture CSTS du SPP Unité de sélection

  22. L’acquisition des données dans ECAL CERN Lyon Turin Zurich US-CMS CERN LLR Saclay 3 μs LIP CSTS du SPP

  23. Le projet SRP • SRP@P5 CSTS du SPP

  24. État d’avancement du projet « SRP » • Projet : • Définition des algorithmes et codage du micro-code • OK • Production et test des modules VME • OK • Installation des modules dans CMS • Tonneau OK • Bouchon à faire • En cours : • Déverminage avec l’électronique OD du ECAL • Intégration dans le Global Run • À faire • Validation des algorithmes sur données réelles • Qualité du travail de Saclay reconnu dans CMS ! CSTS du SPP

  25. Maîtrise du détecteur • Activités tests en faisceau • Forte présence depuis 1996 • Expertise en électronique et reconstruction des signaux • Laser, particules, injection électronique • Étalonnage de l’électronique • Démonstration de la faisabilité du maintien de la stabilité du calorimètre • Compréhension du système de monitorage • Correction des dégâts dus aux irradiations • Transport des coefficients d’étalonnage • Optimisation de la résolution du calorimètre • Corrections des pertes inter-cristaux et inter-modules • Corrections de linéarité • Reproduction des résultats en simulation CSTS du SPP

  26. Maîtrise du détecteur • H4 • 9 SM testés en 2006 • Intercalibration @50 Gev et 120 GeV • Reproductibilité des mesures • Courbes de résolution sur 70 cristaux • Études des corrections de « gaps » et de « cracks » dans 9 SM • 500 cristaux de Dee4 testés en 2007 • Intercalibration • Irradiation (russe vs chinois) • H2 • Test combiné ECAL-HCAL • P5 • Mise en route du système de monitorage • Synchronisation laser-DAQ CSTS du SPP

  27. Applications des connaissances • Rédaction du TDR de physique • Performances du détecteur (Vol. 1) • Physique du Modèle Standard (Vol. 2) • Aide pour faire de la bonne physique • Objets calorimétriques électromagnétiques • Recherche de la désintégration du boson de Higgs en γγ • Étude des états finals à 2 bosons de jauge Z0 • États finals à 4 électrons • Extension à tous les objets leptoniques • Recherche des couplages à trois bosons dans les états finals leptoniques • Recherche du boson de Higgs supersymétrique dans la voie ττ→eµ CSTS du SPP

  28. Recherche du boson de Higgs en γγ • Intérêt • Voie prometteuse si m(H)< 130 GeV/c2 • Application des connaissances sur le calorimètre • Recherche d’une raie spectrale étroite sur un fond continu • Rapport S/N ~ 1/15 • Directement lié à la résolution du calorimètre • Implication de Saclay • Optimisation de la résolution du calorimètre • Correction des pertes d’énergie entre cristaux, entre modules • Algorithme de recherche d’amas -> Thèse de Julien Descamps • Reconstruction en position des photons • Perspectives • Intégration des outils dans CMSSW • Publicité sur ces outils • Manque de visibilité du groupe dans CMS • Renforcer le groupe ++ CSTS du SPP

  29. Recherche du boson de Higgs en γγ • Outils de recherche d’amas / Correction d’énergie • Correction d’énergie • Recherche d’amas Test beam Matrice 3x3 = S9 Z→ee CSTS du SPP

  30. Recherche du boson de Higgs en γγ • Comparaison algorithme Hybrid • Effet sur H → γγ • Gain faible • Correction Hybrid optimisée pour H→γγ ! • Mais • Étalonnage Hybrid = MC • Étalonnage S9 = données Correction ad-hoc Hybrid CSTS du SPP

  31. États finals à 2 bosons de jauge • 2 voies de production : voie s, voie t • Voie s = couplage à 3 bosons de jauge (TGC) • Couplage à 3 bosons de jauge • TGC chargés : WWZ, WWγ • Permis dans le SM • TGC neutres : ZZZ, ZZγ • Interdits dans le SM • Motivations • Test du caractère non-abélien de la théorie de jauge • Recherche de couplages anormaux • Fenêtre sur de la nouvelle physique • Augmentation de la section efficace à grand PT • Corrélations angulaires • Bruit de fond irréductible dans la recherche directe du boson de Higgs et de SUSY • Engagement : 2 physiciens voie t voie s fZ40 = 0.02 fg50 = -0.02 CSTS du SPP

  32. États finals à 2 bosons • État final WZ • Dominé par la voie s • Accès au TGC • Observé au Tevatron (D0 : σ(WZ) = 4.0 +1.9-1.5 pb) • Accord avec prédiction MS • LHC : σ(WZ) ~ 32 pb • Observation à 5 sigmas : 150 pb-1 • État final ZZ • Dominé par la voie t • Limite du Tevatron (σ(ZZ) < 3.8 pb, attendu 1.4 pb) • LHC : σ(ZZ) ~ 21 pb • Observation à 5 sigmas : 1 fb-1 WZ ZZ CSTS du SPP

  33. Recherche du boson de Higgs MSSM en ττ→eµ • Couplage H→ττ augmenté pour les grandes valeurs de tan(β) • Voie concurrentielle pour les basses valeurs de la masse de H • Saclay • bb(H→ττ→ eµ+ETmis) • Canal de contrôle vs découverte • Bonne connaissance des e/µ/ETmis et trigger e/µ à bas PT • Ingrédients utiles pour toute recherche au delà du SM • Faible bruit de fond SM • Engagement : 3 physiciens CSTS du SPP

  34. Conclusions • Aspects techniques sous contrôle • Distribution de lumière • Acquisition des données de monitorage • En cours de déploiement sur CMS • Traitement en ligne des données de monitorage • Lecture sélective des événements • Préparation à la physique au LHC • Expertise technique et physique du ECAL +++ • Implication dans 3 sujets de recherches complémentaires • Cours, moyen et long terme • Possibilité d’étendre le champ d’investigation avec des renforts • Programme de CMS prêt pour 10 pb-1, 100 pb-1, 1fb-1 • Calibration, alignement • Modèle Standard • Higgs, SUSY • Renforcement du groupe nécessaire pour exploiter notre expertise sur le détecteur et augmenter notre visibilité dans la physique. CSTS du SPP

  35. Merci pour votre attention γ γ CSTS du SPP

  36. CMS Réserve CSTS du SPP

  37. Les cristaux de tungstate de plomb PbWO4 • Calorimètre ECAL de CMS : 75848 cristaux très denses de Tungstate de Plomb PbWO4 • La gerbe produite fait scintiller le cristal et • La lumière est ensuite transformée en signal électrique par 2 photodiodes à avalanche APD (tonneau) 1 phototriode à vide VPT (bouchons) ~2 cm 23 cm = 26 X0 CSTS du SPP

  38. Simulation d’une gerbe électromagnétique Cristal e- 120 GeV CSTS du SPP

  39. Compréhension du système de monitorage s = 1.4/1000 Évolution relative APD/PN en laser 100 cristaux/3 semaines : APD/PN : s = 1.5/1000 CSTS du SPP

  40. Correction des dégâts dus aux irradiations σ(α)/α= 4,2 % CSTS du SPP

  41. Transport des coefficients d’étalonnage • Coefficients d’étalonnage résiduels après correction du système de monitorage CSTS du SPP

  42. UL TT UL TT = ≠ Motivations et objectifs  Système de lecture du calorimètre ECAL → 75848 cristaux / canaux électroniques → 10 échantillons à 40 MHz → Unité de lecture constituée de 5x5 = 25 cristaux → 3072 Unités de Lecture (UL) Bouchon z- Demi-tonneau z- Demi-tonneau z+ Bouchon z+  Trigger de niveau 1 (L1) → Cristaux regroupés en Tours de Trigger (TT) → 4032 TDs 30600canaux 1224 TDs1224 ULs 792 TDs312 ULs 7324 canaux  Taille des données brutes pour 1 évènement ECAL (1,5 Mo) > taille d’un évenement CMS complet (1 Mo) → taille moyenne allouée à ECAL pour un évènement: 100 ko  Flot de données maximal de ECAL, 150 Go/s > bande passante du DAQ, 100 Go/s Nécessité d’un facteur de réduction voisin de 20  Suppression de zéros : non linéarité et dégradation de la résolution en énergie  Lecture Sélective: → Définit évènement par évènement les zones de fort intérêt → Lit les données de précision des canaux de ces zones → Applique une suppression de zéros sévère sur le reste des canaux CSTS du SPP

  43. V V V V V V V V V V V V C V V V V V V V V V V V V Différents types d’algorithmes de Lecture Sélective  Fenêtre glissante sur une grilleη-φ de 3x3 ou 5x5 TT  Les TT sont classées suivant l’énergie déposée: ET Seuil Haut Seuil Bas Voisines Indicateurs “SR” de lecture sélective: Faible intérêt Isolée Centre  Les canaux des Unité de Lecture (UL) formant les TT Isolées, Centres et Voisinessont lus sans suppression de zéros (SZ) ou avec une suppression de zéros avec un faible seuil.  Une suppression de zéros sévère (éventuellement totale) est appliquée sur les canaux des UL formant les TT Faible intérêt.  Les données sélectionnées sont complétées par une carte de l’énergie déposée couvrant l’ensemble du calorimètre avec la granularité des TT. → La réduction du volume de données nécessaire peut être atteinte sans affecter les performances de Physique → Algorithme implanté dans la simulation globale de CMS CSTS du SPP

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