XXX Reunión Bienal de la Real 13-10-2005
CMS (Compact Muon Solenoid)
(4 T)
Espectrómetro de muones
Muchas longitudes de interacción ⇒ solamente µs y νs Curvatura B ⇒ medida pT
Medida precisa punto paso del muón (precisión pT)
Trigger de nivel 1
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Cámaras de tubos de deriva
Situadas entre el hierro de retorno del campo magnético de CMS.
50 cámaras de deriva/rueda (5 ruedas).
4 estaciones (MB1, MB2, MB3, MB4).
Estación MB2 completa y parte de la MB4 construidas en el CIEMAT.
Cámaras ya instaladas en una rueda
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Celda de deriva
Es la unidad fundamental de las cámaras de deriva.
Se agrupan en capas, que a su vez se agrupan en supercapas (φ o θ, según el ángulo que midan).
Mezcla gases:
Ar(85%)/CO2(15%) Voltajes de
operación:
Hilos: 3600 V Strips: 1800 V Cátodos: -1200 V
Al pasar un muón ioniza el gas.
E ⇒ e- hacia ánodo, iones+ hacia cátodo.
Cerca de hilo avalanchas.
Diferencia de potencial produce señal.
Digitalización temporal permite cálculo de posición de paso.
El trigger de muones: el trigger local
El trigger de muones debe proveer identificación del muón y buena medida de su curvatura (pT).
Debe realizar una identificación del cruce de haces del LHC del que procede el muón.
La necesidad de identificar di-muones producidos en ciertas interacciones también hace que se deba poder identificar más de una traza dentro de una estación.
BTI: Primer componente de la cadena de trigger.
Busca trazas en cada supercapa.
TRACO: correlaciona BTIs de las supercapas φ.
Trigger Server: realiza la selección final de trazas en la cámara. Selecciona las 2 con mayor pT en φ y hace una selección entre los BTIs θ.
DTTF: último componente de trigger de las cámaras.
trata de correlacionar las trazas encontradas en las 4 estaciones entre sí, asignándoles un pT y una dirección. Las 4 mejores candidatas (alto pT y buena calidad de trigger) se envían al Trigger Global de Muones.
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BTI : Bunch and Track Identifier)
Cada BTI va conectado a 9 celdas.
Dos BTIs consecutivos solapan en 5 celdas.
h
El BTI calcula la posición y ángulo cada ciclo (25 ns), y su calidad: HTRG (4 señales)/LTRG (3 señales).
Identifica cruce de haces.
TRACO: Track Correlator
El TRACO selecciona en cada supercapa φ la mejor traza (calidad).
Calidad traza TRACO: HH, HL, LL, Hi, Ho, Li, Lo.
El algoritmo de búsqueda se aplica 2 veces para encontrar di-muones.
Cada TRACO conecta 4 BTIs de la capa interna con 12 BTIs de la capa φ externa.
Dispositivo experimental de la prueba con haz de muones
Objetivos: corroborar resultados sobre las prestaciones de la cámara obtenidas en pruebas anteriores y certificar el sistema de trigger local.
Cámara MB3 equipada con toda la cadena de trigger local.
Rotación en vista φ (estudio de varios ángulos de incidencia).
Exposición a haz de muones estructurado de 25 ns.
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Prestaciones cámara
Inicio análisis: calibración T0s.
Espectro de tiempos una vez calibrados los T0s.
Para ajustar las trazas suponemos (de una manera razonable) la relación
espacio-tiempo es lineal. Se haya velocidad de deriva constante.
La resolución se puede hallar de las anchuras de los residuos de la traza reconstruida a la posición de impacto del muón.
Para las supercapas φ la resolución empeora con el ángulo. Esto es debido a que a mayor ángulo, el muón pasa por líneas de deriva diferentes.
Prestaciones de la cámara: resolución espacial y eficiencia de detección
Eficiencia: número de trazas con señal en cuatro capas respecto del total.
Dos causas: ineficiencia geométrica e Ineficiencia de detección pura.
Supercapas φ: la eficiencia mejora al aumentar el ángulo.
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Prestaciones del trigger local
Se estudia el rendimiento del TRACO.
µ que reconstruimos y µ trigger el mismo ⇒ seleccionamos eventos con un solo ajuste de traza.
El número de trazas sin señal de trigger es despreciable (0.88 % a 0º; 0.33 % a 25º).
Estudiamos 3 muestras para los distintos ángulos de incidencia: 4+4, 4+3, 3+3 (también Aparecen 4+x y 3+x a 0º).
Prestaciones del trigger local: eficiencia global
Para cada muestra estudiada, definimos eficiencia global de trigger como la fracción de veces que el trigger tiene alguna información en el ciclo correcto respecto del total de la muestra seleccionada.
Con las muestras de trazas que les falta alguna señal (4+3, 3+3), la
eficiencia es peor porque si se pierde una señal de las trazas
de 3, el trigger no la identifica.
Eficiencia peor a ángulos altos
⇒ empeoramiento resolución
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Prestaciones del trigger:
eficiencia de detección de di-muones
Seleccionamos muestras de di-muones.
Eficiencia de di-muones: fracción de di-muones marcados como tales por el trigger entre el número total de dimuones seleccionados.
Vemos que la eficiencia es muy alta, por encima del 85% para todos los ángulos menos para 0º (75%), lo que es debido a que existe una mayor proporción de triggers fantasmas.
Conclusiones
La cámara presentó unas prestaciones acorde con los resultados obtenidos en anteriores pruebas.
El sistema de trigger local presentó unas prestaciones muy buenas tanto para
muones aislados como di-muones para su correcto funcionamiento durante la toma de datos de CMS.
La prueba sirvió para certificar el sistema de trigger local de las cámaras de deriva que fue el objetivo para el que fue programado.
