TOTEM / LHC & DC S

1. TOTEM / LHC & DCS SziklaiJános RMKI TOTEM kollaboráció

2. TOTEMDCS CSAPAT Kordinátor: Fernando Lucas Rodriguez* Steering Board: Ivan Atanassov Federico Ravotti Paolo Palazzi Sami HeikkiSakariStoeckell Sziklai János *”Design, Development and Verification of the Detector Control System for the TOTEM experiment at the CERN LHC” PhD thesis, Universidad de Sevilla, October 2009 • A TOTEM DCS projekt a szokásos nem-hierarchikus, a HEP kísérletek együttműködési és informális stílusát követi, amelyet az European Collaborative Space Projects-nél [http://www.ecss.nl/] jelenleg alkalmazot,t struktúrált megközelítéssel erősítettünk meg. • Tervezési metodológiaként a Goal Directed Project Management (GDPM) módszerét alkalmazzuk. • A CERN-ben jelenleg alkalmazott CVS rendszer helyett a Subversion alapú Software Version Control-t használjuk • Több, az Information Technology friss fejlesztésein alapuló eszközt (Use case, UML State model, etc.) alkalmazunk.

3. TOTEM Magyarország TOTEM (1997-) Totem-Magyarország (2006-) Fizika: PHENIX ZDC, RHIC eredmények Projekt történet: Kezdeményezés, érdeklődés: 2006 április TOTEM Executive Commitee befogadás: 2006 Május TOTEM Spokesperson Budapesti látogatása: 2006 December Magyar kutatók munkája elindul(TOTEM költség): 2007 Január OTKA és OTKA NKTH pályázatok sikere: 2008 tavasz TOTEM Coll. Board teljeskörű magyar tagság: 2008 április TOTEM-Hungary MoU aláírás, LHC RRB: 2008 november

4. FŐBB TOTEM CÉLOK: • Teljes hatáskeresztmetszet mérése 1 mb abszolút hibával, luminozitásfüggetlen módszerrel. Feltétel: a rugalmas p+p szórás (a lehető legkisebb |t| 10-3GeV2négyes momentum négyzet (-t  p22) transzferig) és a rugalmatlam p+p kölcsönhatási hozamegyidejű mérése előreszögekben a megfelelő akceptanciával • Rugalmas protonszórás vizsgálata széles momentum transzfer tartományban -t 10-3GeV2 - 10 GeV2négyes momentum transzferig • Diffraktív disszociáció vizsgálata, egyes (single), dupla és központi diffrakciós topológiákat is beleértve, az előre szögű inelasztikus TOTEM detektorokat a CMS detektoraival kombinálva.

5. Diffraktív folyamatok • Difftaktív folyamatosztályok és hatáskeresztmetszetek (Tevatron mért 1.8 TeV-en, LHC becsült 14TeV-en)

6. Teljes pp hatáskeresztmetszet mérése Végső cél : ~1 % pontosság Előzetes cél: ~5 % pontosság Luminozitástól független módszer: Kiindulás az LHC luminozitás becsléshez  Az LHC hatáskeresztmetszet mérés lényeges összetevője A TOTEM mérés 1 COMPETE Collaboration, PRL 89 (2002) 201801. Valamennyi rendelkezésre álló hadron adatra történt illesztés:

7. Kísérleti Megoldások • Teljes hatáskeresztmetszet precíz méréséhez: • „Római Edény”-párokba beépített szilicium detektorok az IP5 mindkét oldalán, attól szimmetrikusan 147 és 220m távolságban, egymástól 4 m-re. • Előreszögekben szükséges akceptanciához: • T1 és T2 töltött részecske tracking teleszkópok elhelyezése – töltött részecske tracking és triggering képességeket ad a CMS-nek a 3    6.5 pszeudorapiditás tartományban.

8. TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5 T1:3.1 < |h| < 4.7 T2: 5.3 < |h| < 6.5 CMS HF 10.5 m T2 T1 ~14 m RP147 RP220 Hasonló detektorkonfiguráció az IP5 mindkét oldalán: mindegyik detektor trackingként és triggerként is szolgálhat Inelasztikus teleszkópok:inelasztikus eseményekben töltöttrészecskék és vertex rekonstrukció T1: 3.1 <  < 4.7 T2: 5.3 <  < 6.5 T1: 18 – 90 mrad T2: 3 – 10 mrad IP5 Roman Pot-ok:a nyalábközeli rugalmas és rugalmatlan protonokat mérik RP: 5 – 500 rad (optika függő)‏

9. TOTEM Detectors

10. TOTEM Detektor Konfiguráció @ IP5

11. A TOTEM apparátus képességei • Nagy pszeudorapiditású töltött részecskék detektálásának egyedülálló lehetősége • Ideális eszköz az előreszögű jelenségek tanulmányozására (rugalmas és diffraktív szórás) • A rugalmatlan eseményeknél az energiafolyás és a multiplicitás az előreszögekbe kicsúcsosodik

12. T1 teleszkóp CSC (Chatode Strip Chambers) • 5rétegben CSC kamrák csökkenő átmérővel • 2 x 3 trapezoidalakúCSC detektor elem

13. T1 teleszkóp - részletek

14. T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban

15. T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban T1 Cu target beam line • A T1 detektornegyedek teszteléséhez Cu targetet helyeztünk a H8 tesztnyalábjába, ugyanolyan távolságra, mint a T1 detektonak az IP-től való távolsága. • A pionnyalábtriggerét a target • előtt ésmögöttelhelyezett • szcintillátorokszolgáltatták

16. T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban Esemény display A tergetpozíció rekonstrukciója (track intersection at z = 0) wires “W-side” strips “G-side” strips

17. T2 Teleszkóp GEM (Gas Elecron Multiplier) Tervezés & installáció a CMS-se együtt Castor Castor Collar Beam T2 GEM 10 triplaGEM réteg az IP mindkét oldalán, amely képes nagy részecskefluxusok elviselésére 5.3 < || < 6.6 A GEM kamra végső alakja

18. T2 Teleszkóp a teszt nyalábban

19. A teljes T2 detektor az IP-nél installálva 1. negyed Installálva a minus far side -on 2. negyed Installálva a plus far side -on 3. negyed Installálva a plus near side -on 4. negyed Installálva a minus near side -on

20. Roman Pot detektorok • Speciális mozgatható detektoregyüttes saját vákuumtérben • Roman Pot párok egymástól 4 m-reaz IP-től 147 és 220 m-re

21. Roman Pot-okmozgatása Horizontal Pot Vertical Pot BPM • CERN-i fejlesztés • Mechanikus kar, amely a proton nyaláb irányában mozog • Működésének az LHC-ra nézve biztonságosnak kell lennie • A Fermilabban egy Roman Pot incidens 2 hónapi leállást okozott 2003-ban

22. Roman Pot-ok az LHC alagútban Közeli együttműködésben az LHC-vel Far stations at 220 m Near stations at 220 m

23. A TOTEM DCS Célkitűzései • A DCS a Run Control and Monitoring System (RCMS) alárendeltje. Az RCMS feladata az adatgyüjtési folyamat teljeskörű vezérlése és felügyelete • A DCS elsődleges funkciója a detektornak és környezetének teljeskörű vezérlése • A DCS kapcsolatban áll külső egységekkel: az RCMS-sel, az LHC-val, a DAQ-kal, RP mozgatás, stb. • A DCS vezérli és felügyeli a kísérlet környezetét szabályozó rendszereket, amely feladatok hagyományosan a „Slow Control”-rendszerhez tartoztak, pl.: • A detektor elektromos tápellátásának kezelése (HV, LV) • Környezet monitorozása (hőmérséklet, sugárzás, vákuum, páratartalom, ...) • Egyéb DCS-sel összefüggő detektor elektronikák (pl. kalibrációs rendszerek) felügyelete • A hűtőberendezéseknek és a detektor közelének teljes környezetének vezérlése • Valamennyi gáz és folyadék kezelésének, és a hűtési alrendszerek felügyelete • Valamennyi rack szekrény, elektronikai keretek, és a hozzáférési rendszer vezérlése

24. A TOTEM DCS kapcsolatai

25. A TOTEM DCS kapcsolatai

26. A TOTEM DCS rendszere Szoftver/Hardverszintek

27. A TOTEM DCS • PVSS II • Kereskedelmi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) softver csomag, amelyWindows és Linux platformokon fut • Nagymértékben skálázható. Minden egyes processz futtatható egy másik számítógép nóduson, kevbert operációs rendszereken. Jó teljesítményt ad elosztott rendszereken. • Kiterjeszthető „script”-ekkel és bináris könyvtárakkal.

28. A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

29. A TOTEM HardverÁttekintő Diagramok

30. A TOTEM HardverÁttekintő Diagramok

31. A TOTEM HardverÁttekintő Diagramok

32. A TOTEM HardverÁttekintő Diagramok

33. A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

34. Működési Logika: FSM LV/UML

35. Működési Logika: FSM HV

36. Működési Logika: FSM HV/UML

37. FSM Állapot / Parancs Hierarchia

38. A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

39. A TOTEM Detektorfa

40. A TOTEM Hardverfa

41. PBS & Naming Roman Pot

42. PBS & Naming T1

43. PBS & Naming T2

44. A TOTEM Pinout Táblázatok

45. A TOTEM Pinout Táblázatok

46. A TOTEM Pinout Táblázatok

47. A TOTEM Pinout Táblázatok

48. A TOTEM Pinout Táblázatok

49. A TOTEM Pinout Táblázatok AUTOMATED

50. A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat