CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM / LHC & DCS Sziklai János RMKI TOTEM kollaboráció

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM DCS CSAPAT Kordinátor: Fernando Lucas Rodriguez* Steering Board:Ivan Atanassov Federico Ravotti Paolo Palazzi Sami Heikki Sakari Stoeckell 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 [ 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.

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI 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

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI F Ő BB TOTEM CÉLOK:  Teljes hatáskeresztmetszet mérése 1 mb abszolút hibával, luminozitásfüggetlen módszerrel. Feltétel: a rugalmas p+p szórás (a lehet ő legkisebb |t|  GeV 2 négyes momentum négyzet (-t  p 2  2 ) transzferig) és a rugalmatlam p+p kölcsönhatási hozam egyidej ű mérése el ő reszögekben a megfelel ő akceptanciával  Rugalmas protonszórás vizsgálata széles momentum transzfer tartományban -t  GeV GeV 2 négyes momentum transzferig  Diffraktív disszociáció vizsgálata, egyes (single), dupla és központi diffrakciós topológiákat is beleértve, az el ő re szög ű inelasztikus TOTEM detektorokat a CMS detektoraival kombinálva.

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI Diffraktív folyamatok Difftaktív folyamatosztályok és hatáskeresztmetszetek (Tevatron mért 1.8 TeV-en, LHC becsült 14TeV-en)

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

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI 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. El ő reszögekben 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.

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM Detektor IP5 ~14 m CMS T1:  3.1 <  < 4.7 T2: 5.3 <  < m T1 T2 HF RP220 RP147 Hasonló detektorkonfiguráció az IP5 mindkét oldalán: mindegyik detektor trackingként és triggerként is szolgálhat Roman Pot-ok: a nyalábközeli rugalmas és rugalmatlan protonokat mérik 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 RP: 5 – 500  rad (optika függő) ‏ IP5

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM Detectors

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM Detektor IP5

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM apparátus képességei Nagy pszeudorapiditású töltött részecskék detektálásának egyedülálló lehet ő sége Ideális eszköz az el ő reszög ű jelenségek tanulmányozására (rugalmas és diffraktív szórás) A rugalmatlan eseményeknél az energiafolyás és a multiplicitás az el ő reszögekbe kicsúcsosodik

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T1 teleszkóp CSC (Chatode Strip Chambers) 5 rétegben CSC kamrák csökken ő átmér ő vel 2 x 3 trapezoid alakú CSC detektor elem

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T1 teleszkóp - részletek

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI 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-t ő l való távolsága. A pion nyaláb triggerét a target el ő tt és mögött elhelyezett szcintillátorok szolgáltatták

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T1 teleszkóp tesztelése a H8-ban Esemény display wires“G-side” strips“W-side” strips A tergetpozíció rekonstrukciója (track intersection at z = 0)

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T2 Teleszkóp GEM (Gas Elecron Multiplier) Castor Collar Castor T2 GEM 10 tripla GEM réteg az IP mindkét oldalán, amely képes nagy részecskefluxusok elviselésére 5.3 < |  | < 6.6 Tervezés & installáció a CMS-se együtt A GEM kamra végs ő alakja Beam

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI T2 Teleszkóp a teszt nyalábban

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI 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 A teljes T2 detektor az IP-nél installálva

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI Roman Pot detektorok Speciális mozgatható detektoregyüttes saját vákuumtérben Roman Pot párok egymástól 4 m-re az IP-től 147 és 220 m-re

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI Horizontal Pot Vertical Pot BPM Roman Pot-ok mozgatása 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

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI Közeli együttműködésben az LHC-vel Roman Pot-ok az LHC alagútban Far stations at 220 m Near stations at 220 m

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI  A DCS a Run Control and Monitoring System (RCMS) alárendeltje. Az RCMS feladata az adatgyüjtési folyamat teljeskör ű vezérlése és felügyelete  A DCS els ő dleges funkciója a detektornak és környezetének teljeskör ű vezérlése  A DCS kapcsolatban áll küls ő 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 (h ő mérséklet, sugárzás, vákuum, páratartalom,...) – Egyéb DCS-sel összefügg ő detektor elektronikák (pl. kalibrációs rendszerek) felügyelete – A h ű t ő berendezéseknek és a detektor közelének teljes környezetének vezérlése – Valamennyi gáz és folyadék kezelésének, és a h ű tési alrendszerek felügyelete – Valamennyi rack szekrény, elektronikai keretek, és a hozzáférési rendszer vezérlése A TOTEM DCS Célkit ű zései

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS kapcsolatai

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS kapcsolatai

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS rendszere Szoftver/Hardver szintek

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS PVSS II Kereskedelmi SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) softver csomag, amely Windows 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.

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Hardver Áttekint ő Diagramok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Hardver Áttekint ő Diagramok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Hardver Áttekint ő Diagramok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Hardver Áttekint ő Diagramok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI M ű ködési Logika: FSM LV / UML

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI M ű ködési Logika: FSM HV

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI M ű ködési Logika: FSM HV / UML

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI FSM Állapot / Parancs Hierarchia

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Detektorfa

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Hardverfa

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI PBS & Naming Roman Pot

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI PBS & Naming T1

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI PBS & Naming T2

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM Pinout Táblázatok AUTOMATED

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM FSM Hierarchia Táblázat AUTOMATED

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI A TOTEM DCS fejlesztési folyamata

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM DCS Konklúzió  Formalizáció a hardver elrendezésre és a m ű ködési logikára  Ez lehet ő vé teszi a fejlesztés automatizálását, verifikációját és a szoftver életciklus megalapozását  Ennek révén valamennyi front-end kapcsolat és FSM hierarchia automatizált folyamatok során generálódik  Fejlesztési hibák esetén elegend ő az automatikus generátor ‘script’ javítása. Ez többhónapos munkát takarít meg és az emberi er ő forrásokkal való takarékoskodást tesz lehet ő vé

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM Main Screen (Alice) Live DEMO

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM eredmény 2009 Első teszt december 15-én a TOTE egyik Roman Pot berendezés edgeless" szilicium detektorát a nyaláb közelébe mozgatták. A Roman Pot kimutatta nyaláb pályájához (zöld) közel áthaladó részecskéket a track rekonstrukció alapján

CMS HU Budapest Sziklai János RMKI TOTEM Fizika 2010  s = 900 GeV: F ő ként installálási - karbantartási munkálatok mindhárom detektornál és rendszernél  Gyenge rugalmas akceptancia a ‘vastag’ nyalábméret miatt a Roman Pot- oknál és a TAS-nál (forward quadruple adsorbers triplet aperture limitations)  RP alignment a beam halo segítségével és diffraktív protonokkal  Leading protonok vizsgálata  =  p/p > 0.1 momentum veszteséggel  El ő reszög ű (forward) töltött részecskék vizsgálata aT1 és T2 detektorokkal  s = 7 – 10 TeV: Korai alacsony  * nyaláb optikával: magas  |t| rugalmas szórás magas tömeg ű SD (Single Diffraction) & DPE (Double Pomeron Exchange ) el ő reszög ű töltött részecske esemény topológia és rugalmatlan arányok Amikor technikailag lehetséges: rövid LHC futások  * = 90 m  1 st  tot mérésével a T1, T2 & RP detektorokkal (precision: ~ 5 %)