Alineamiento del Detector Interno con las primeras colisiones

Alineamiento del Detector Interno con las primeras colisiones - Algoritmo Globalχ

-

Regina Moles Valls IFIC – Universitat de València



Haz
y
Primeras
Colisiones


• 


VIERNES,
20
NOVIEMBRE:





20:30h
El
primer
haz
atraviesa
ATLAS


• 


LUNES,
23
NOVIEMBRE





Primer
candidato
a
colisión
visto
en
ATLAS
 

(el
SCT
registra
les
primeras
trazas)


• 
8,
14,
16
DiCieMBRE
 


Colisiones
a
√s=2,36
TeV



Datos
‐
EstadísMca



Datos
almacenados
en
2009:


Datos
almacenados
 Número
de
eventos
 Luminosidad
Integrada


Todos
los
datos
 ~920k
 ~20μb^‐1


Datos
con
haz
estable



(
‘tracker
on’)
 ~540k
 ~12μb^‐1


Colisiones
a
2.36
TeV
 ~34k
 ~1μb^‐1


Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
VérMces


Vertex
ReconstrucMon

Reconstrucción
del
vérMce
con
más
de
dos
trazas
con
pt
menor
de

100MeV


Entries

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Reconstructed vertices with more than 2 tracks

RUN 142165 Gaussian Fit Mean = -0.217 +/- 0.002 mm Sigma = 0.234 +/- 0.002 mm

ATLAS Preliminary

-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4

Entries

0 200 400 600 800

1000 Reconstructed vertices with more than 2 tracks

RUN 142165 Gaussian Fit Mean = 1.068 +/- 0.003 mm Sigma = 0.372 +/- 0.003 mm

ATLAS Preliminary

-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200

Entries

0 200 400 600 800 1000 1200

Reconstructed vertices with more than 2 tracks

RUN 142165 Gaussian Fit Mean = 0.98 +/- 0.38 mm Sigma = 41.39 +/- 0.26 mm

ATLAS Preliminary

Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
Conversion
 γ
  
e + e ‐


e

e

γ conversion
point
 R
~
30
cm
(1


SCT
 layer)





p_T(e⁺)
=
1.75
GeV,
11
TRT
high‐threshold
hits
 p_T(e^‐)
=
0.79
GeV,
3
TRT
high‐threshold
hits


Conversiones
γ
  
e

e

Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
jets 


Collision
with
2
Jets

•  
Geometría
Inicial
del
detector:


•  
Constantes
de
alineamiento
obtenidas
a
parMr
de
los
cósmicos
del
2008.









(InDet_Cosmic_2008_08)


8
capas
SCT
x
2hits/capa
=
16
hits


PIXEL
ECC
 PIXEL
BARRIL
 PIXEL
ECA


SCT
ECC
 SCT
ECA


SCT
BARRIL
 Disco
0


Disco
1
 Disco
2


Capa
0
 Capa
1


Capa
2


Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
Geometría
Inicial






Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:


4
capas
SCT
x
2hits/capa
=
8
hits


PIXEL
BARRIL


SCT
BARRIL


PIXEL
ECC
 PIXEL
ECA


SCT
ECC
 SCT
ECC


3
capas
SCT
x
1hits/capa
=
3
hits



MoMvaciones
del
Alineamiento


El
alineamiento
de
un
detector
consiste
en
determinar
la
posición
y
la
orientación
de
sus
componentes.


Detector
 Desalineado


Reconstrucción
de
los
 parámetros
de
las
trazas


incorrecta


Afecta
a
los
 resultados
jsicos



Algoritmos
de
Alineamiento


RESIDUO:


Los
residuos
son
la
distancia
entre
el
punto
medido
y

 el
punto
extrapolado:


π
:
parámetros
de
las
trazas







a
:
parámetros
de
alineamiento


€

r = hit

− hit ( π , a)

Los
algoritmos
de
alineamiento
se
basan
en
la
minimización
del
χ²construido
con
la
información
de
los
 residuos.

El
χ²
es
una
función
implícita
de
los
parámetros
de
alineamiento
y
este
es
mínimo
cuando
el
 detector
está
alineado.


χ²DEFINICIÓN:


r
:
los
residuos
dependen
de
los
parámetros
de
las
trazas
(π)
y
de
los
 parámetros
de
alineamiento
(a)










χ²MINIMIZACIÓN:


Los
algoritmos
minimizan
el
χ²
respecto
a
los
parámetros
de

 alineamiento
para
encontrar
la
geometría
real
del
detector


r
:
residuo


a
:
parámetros
de
alineamiento
 π
:
parámetros
de
las
trazas




€

χ

= r

( π , a) V

r( π , a)

Tracks

∑ + restricción

€

d χ

da = 0

X Z

Y

a= T_X,T_Y,T_Z,R_X,R_Y,R_Z






Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
Detector
Pixel


!"#$%&'()*"+,,-

!./0 !./1 !./2 !./3 !./4 . ./4 ./3 ./2 ./1 ./0

5#6&7#)#8"9:&7%

. ./.3 ./.1 ./.;

./.<

./4 ./43 ./41

ATLAS Preliminary

=&!$*">)##$*

?@(6*$"A)(%%&):"B&7 C&'7D"@E"F@#$"A)(%%&):

GF"H$#E$I7")*&J:,$:7

!, K33"

,L"! K."!

!

M(:"414N1O

!, K2<"

,L"! K!4"!

!

•  
Buen
acuerdo
entre
los
datos
y
el
MC


•  
Distribuciones
más
anchas
(
como
se
esperaba)
  
Alineamiento
con
rayos
cósmicos



• 
Residuos
“unbiased”
calculados
para
la
 


coordenada
x
.
(





)


• 
Se
uMlizan
los
hits
de
la
traza
en
la
zona
barril


• 
MC:
MinimumBias
con
geometría
perfecta


• 
Datos:
Constantes
de
alineamiento
de
cósmicos


• 
Cortes:
pt>2GeV
&
|d0|<10mm
&









N(PIX+SCT)>=6
&
nTRT>=15


€

r_x=(hit_medido−hit(π,a)extrapolado) x

• 
MC:
900
GeV
Minimum
bias
MC


• 
Datos
de
colisiones
(
run:
141479)


• 
ATLAS
Weekly
MeeEng
(8/12/2009)
:ChrisEan
SchmiK



Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
Detector
SCT


!"#$%&'()*"+,,-

!./0 !./1 !./2 !./3 !./4 . ./4 ./3 ./2 ./1 ./0

5#6&7#)#8"9:&7%

. ./.3 ./.1 ./.;

./.<

./4 ATLAS Preliminary

=>?"@)##$*

AB(6*$"C)(%%&):"D&7 E&'7F"BG">B#$"C)(%%&):

H>"I$#G$J7")*&K:,$:7

!, L2M"

,N"! L."!

!

O(:"414M1P

!, L10"

,N"! L."!

!

• 
Residuos
“unbiased”
calculados
la
zona
 barril
del
SCT


• 
MC:
MinimumBias
con
geometría
perfecta


• 
Datos:
Constantes
de
alineamiento
de
 cósmicos


• 
Buen
acuerdo
entre
el
MC
y
los
datos


La
zona
barril
ha
sido
bien
 alineada
uMlizando
los
cósmicos



Reconstrucción
de
las
primeras
colisiones:
Detector
SCT


Run
148111:
4429
events
 Minbias
MC:
4429
events


Problema
en
la
eficiencia
del
ECC
del
SC
T!!!!!!




Alineamiento
con
Colisiones





SCT
 ECC


SCT
 ECA


• 
Estudio
del
EC
del
SCT
con
datos
de
colisiones.


• 
Análisis
detallado
de
los
discos
del
ECC
del
SCT


• 
Numero
de
hits


• 
Residuos
por
disco


Disco
4



Estrategia
de
Alineamiento
con
Colisiones


•  
Existen
diferentes
niveles
de


alineamiento
atendiendo
a
las
fases
de
 ensamblaje
del
detector


•  
Trabajamos
a
nivel
capas
y
discos


•  
Solo
alineamos
discos
del
SCT

 

(18
estructuras)


Eventos
Colisiones
 
58258
 Trazas


(pt>1GeV)
 5807
 Trazas
Procesadas


(7
silicon
hits)
 5611
 Num
de
Itraciones
 9



Constantes
de
Alineamiento:
InDet_Collision_2009_01


• 
Resultados
del
alineamiento
uMlizando
datos
de
colisiones
 Antes
del

alineamiento


Después
del
alineamiento


Negro:
Fuera
de
rango



Constantes
de
Alineamiento:
InDet_Collision_2009_01


• 
Resultados
del
alineamiento
uMlizando
datos
de
colisiones


Mejora
del
ECC


x residual [mm]

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2

number of hits on tracks

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

3500 MC perfect alignment

!m

!=46

!m,

!=0

Collision alignment

!m

!=87

!m,

!=3

Cosmics alignment

!m

!=83

!m,

!=-2

ATLASPreliminary SCT ECA

Run 141749+141811


Alineamiento
con
las
primeras
Colisiones


•  
Los
primeros
datos
de
colisiones
han
permiMdo
mejorar
el
alineamiento
de
la
zona
EC
 del
detector


•  
El
grupo
de
alineamiento
ha
trabajado
rápido
y
de
manera
eficaz
para
fijar
el
problema


•  
El
ulMmo
reprocesado
de
los
datos
ha
sido
hecho
con
el
nuevo
set
de
constantes


•  
Se
esta
trabajando
en
un
nuevo
alineamiento
a
nivel
de
módulos


x residual [mm]

-0.2 -0.1 0 0.1 0.2

number of hits on tracks

0 500 1000 1500 2000 2500

3000 MC perfect alignment

!m

!=46

!m,

!=0

Collision alignment

!m

!=86

!m,

!=0

Cosmics alignment

!m

!=122

!m,

!=-5

ATLASPreliminary SCT ECC

Run 141749+141811

Backup


Detector
Interno


El
 Detector
 Interno
de
 ATLAS
 es
 el
 detector
 más
 cercano
al
haz
de
protones.
Se
encarga
de
la
medida

 del
 momento
 de
 las
 parvculas
 cargadas,
 de
 los
 parámetros
 de
 la
 traza
 y
 de
 la
 reconstrucción
 de
 vérMces
primarios
y
secundarios.



Detector
de
 Píxeles



Detectores
de
 píxeles


Tamaño
 del
 elemento


50x400
µm²

 Resolución
 14µm
(Rφ)
,
115
µm
(z)


Módulos
 1744


Layout
 3
capas
(barril
(B))
 2x3
discos
(end‐cap


Detector
SCT


(SemiConductor
 Tracker)



Detectores
de

 micro‐bandas


Tamaño
 del


elemento
 pitch:
~
80
µm
 Resolución
 23µm
(Rφ)
,
580
µm
(z)


Módulos
 4088


Layout
 4
capas
(B)
 2x9
discos
(EC)


Detector
TRT


(Transi]on
Radia]on
 Tracker)



Tubos
de
deriva


Tamaño
del


elemento
 Diámetro:
4mm
 Longitud:144cm
(barril)
 Resolución
 130
µm

(Rφ)



Módulos
 176


Layout
 73
capas
in
3
anillos
(B)

 2x160
planos
in
40
 estructuras
de
ensamblaje


(EC)



Algoritmo
Globalχ 2


El
Globalχ²
es
uno
de
los
algoritmos
de
alineamiento
para
el
sistema
de
silicio
del
detector
Interno
de
 ATLAS
(Pixel
y
SCT).


• 
Se
basa
en
la
minimización
de
una
función
de
χ²


• 
Usa
residuos
biased
(todos
los
hits
intervienen
en
la
reconstrucción
de
la
traza)


• 
Tiene
en
cuenta
la
correlación
entre
módulos


• 
Genera
un
matriz
enorme
(35k
^✕
35k)
que
debemos
inverMr
para
resolver
el
sistema


Esquema
del
Globalχ²



Niveles
de
alineamiento


•  Nivel
2


31
estructuras
(186
DoFs)


• PIX:
3
capas
en
la
zona
barril
+
2*3
discos
en
la
zona
EC


• 
SCT:
4
capas
en
la
zona
barril
+
2*9
discos
en
la
zona
EC



•  Nivel
2.7


292
estructuras
(1752DoFs)


• 
PIX:
112
ladders
en
la
zona
barril
+
2
EC



• SCT:

176
ladders
en
la
zona
barril
+
2
EC



•  Nivel
3


5832
estructuras
(34992
DoFs)


• PIX:
1456
módulos
+
2*144
módulos
en
la
zona
EC



• SCT:
2112
módulos

+
2*988
módulos
en
la
zona
EC



•   Nivel
1




4
estructuras
(24
DoFs)

• PIX:
Detector
completo
(1
estructura
×
6DoFs)


• SCT:
Barril
+
2
EC
(
End‐Caps)
(3
estructuras
×
6
DoFs)


•   Nivel
1.8


14
estructuras
(
84
DoFs)


• PIX:
3*2
semi‐capa
de
la
zona
barril
+

EC


• SCT:
4
capas
en
la
zona
barril
+
2
EC


Existen
diferentes
niveles
de
alineamiento

atendiendo
a
las
fases
de
ensamblaje
del
detector.