Dalla teoria alla pratica..

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1 Dalla teoria alla pratica.. 1

2 27 Km di circonferenza 90m di profondità Collisioni p+p a 7+7 TeV 2

3 ATLAS e esperimenti General Purpose perché due?: conferma indipendente di eventuali nuovi fenomeni tramite due apparati differenti e spesso complementari diversi strati di rivelatori per differenti particelle urto frontale nel CM simmetria cilindrica 3

4 Qualche numero : Diametro 15-22m Lunghezza 21-46m Massa 14-7 ktonnellate ~ 100 milioni di canali di lettura 4 Tesla magnetic field (100,000 times stronger than that of the Earth) 4

5 .a cosa serve. vedere le particelle prodotte dalle scegliere gli eventi interessanti. conservarli per l analisi fisica successiva 5

6 come si rivelano le particelle? tramite la loro interazione con la materia che attraversano esempi nella vita quotidiana Lastre fotografiche.. Occhio umano.. 6

7 Particelle cariche interagiscono in genere em con gli elettroni atomici producendo alle energie di LHC IONIZZAZIONI e/o ECCITAZIONI a velocità relativistiche, attraversando strati di materiali di esempio diversa costante di tracce dielettrica, nel rivelatore c è una certa probabilità che a radiazione vengano emessi di transizione fotoni sulla + superficie di separazione tra ionizzazione i materiali (TRT) di Atlas RADIAZIONE di TRANSIZIONE 7

8 alle energie di LHC -Elettroni e fotoni di alta energia: -elettroni frenati dalla materia irraggiano fotoni i quali convertono in coppie elettrone-positrone SCIAME ELETTROMAGNETICO simulazione nel calorimetro di atlas γ e+ e- Z 8

9 alle energie di LHC - Adroni interagiscono forte producendo getti di particelle simili agli sciami em (oltre che ionizzare se carichi ) - Muoni ionizzano ma poco. - Neutrini interagiscono debolmente possono attraversare la Terra senza interagire 9

10 I rivelatori Sfruttano i diversi tipi di interazione per produrre un segnale visibile, in genere elettrico, dal quale risalire al punto/istante di passaggio delle particelle, tracciarle e ricostruire gli eventi Es. di rivelatore che sfrutta la ionizzazione nel gas: Gli elettroni e gli ioni prodotti sottoposti ad R un campo elettrico E migrano verdo l anodo gas producendo un segnale elettrico Part. carica HV E GND 10

11 Rivediamo adesso la struttura di ATLAS. Muon Spectrometer Per misurare posizione e impulso dei muoni curvati dal campo magneti co Hadronic calorimeter Per misurare l energia Magneti delle particelle adroniche EM calorimeter Per misurare l energia di Inner elettroni Detector e fotoni Per tracciare le particelle cariche molto vicino al punto d interazione curvate dal campo magnetico e trovare i vertici di decadimento 11

12 .e di CMS 12

13 SLICE di ATLAS The dashed tracks are invisible to the detector Deflection ~ BL 2 /p need high B and large magnets; need high resolution position measurements (10-100µ) at large p; also energy and position measurement through total absorption (photon, electron, hadron) 13

14 Slice di CMS 14

15 Atlas non è fotogenico perché occupa praticamente tutta la caverna

16 Nel 2005, pronti per il montaggio del rivelatore ma accesso alle varie zone complicatissimo a meno di non avere amici speciali 16

17 Installazione dell ultimo elemento di ATLAS

18 Lo Spettrometro di Muoni di Atlas è una variante più complessa del semplice rivelatore a ionizzazione di cui abbiamo parlato Muon chambers (MDT+RPC) Napoli si è occupata degli RPC insieme a Bologna, Lecce e Roma 18

19 Foto di CMS 19

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22 Obiettivi di fisica 22

23 come vediamo gli eventi? MC SUSY event Event with Supersymmetric Particles This event originated with the production of a pair of supersymmetric particles that decayed yielding: Six jets of particles, Two muons with momenta in the transverse direction of 74 and 84 GeV. They are visible in the side view going to the left, but not in the end view (because the exited the detector in the forward direction). They have opposite signs. Missing energy in the direction transverse to the beam of 283 GeV. jets µ ricostruendoli tramite misure di: e producendo distribuzioni traiettoria carica elettrica energia impulso massa vita media 23

24 esempio: ricerca dell Higgs 130 Gev 180 Gev 150 Gev 300 Gev H Z Z * 4 l Massa invariante: N 2 N 2 N 2 E uur i i i i= 1 i= 1 i= m = p p c = c c uur

25 fino ad ora l unico Higgs visto in Atlas e CMS è stato il Prof. Higgs. 7-April-2008 ATLAS Week Welcome 25 Prof. Higgs

26 quanti eventi? Rate di eventi = 7x10 8 interazioni/s Minimum bias events: collisioni tra protoni a grande distanza : frequenza di collisione dei fasci = 40MHz circa 20 eventi di questo tipo si sovrappongono ad ogni bunch crossing. Occasionamente: hard scattering x 1 p Spectator partons x 2 p 26

27 collisioni:10 9 /s collisioni che producono processi interessanti: ordine 100 al s collisioni che producono eventi rari di enorme interesse: 1 al giorno! Trigger & DAQ Sistema di Trigger e di DataAcQuisition per selezionare gli eventi interessanti e scriverli su disco Napoli ha dato contributo sia hardware che software ad entrambi 27

28 gli eventi in Atlas & CMS Balloon (30 Km) sono molti. Trigger rate = 200 Hz H bb event CD stack with 1 year LHC data! e sono ingombranti (~ 20 Km) p 10 8 canali di lettura 2 MB/evento p Concorde (15 Km) 400MB al secondo! 1 CD ogni 2 secondi ~4 PetaBytes/anno necessaria un enorme potenza di calcolo e capacità di storage 28 Mt. Blanc (4.8 Km) 50 CD-ROM = 35 GB 6 cm

29 Struttura di calcolo distribuita: GRID Computing Tier-0 at CERN 10 Tier-1 35 Tier-2 di cui 4 in Italia, 1 a Napoli ~PB/s Event Builder 10 GB/s ATLAS Tier-1 centers Event Filter Tier0 320 MB/s Tier1 ~ 150 MB/s ~10 ~50 Mb/s Tier2 ~3-4/Tier1 Tier3 29

30 LHC! Novembre 2009: -- prime collisioni a GeV Dicembre 2009: -- 1,18+1,18 Tev! World record!!! Febbraio 2010: -- Collisioni a 4,5+4,5 TeV

31 Un evento particolare. CdS 16/04/10 M.Alviggi 31

32 Prime distribuzioni: π 0 Ricostruito il picco del π 0, prima delle calibrazioni finali, quasi online 32

33 Prime distribuzioni: Ks diagramma 33

34 K - s π + π 900GeV A display of a reconstructed secondary vertex from a Ks candidate decaying into 2 pions

35 Primi eventi interessanti Attesi : 1 evento W μν, eν 0.1 eventi Z μμ, ee, 35

36 CdS 16/04/10 M.Alviggi 36

37 Decadimento W µν 37

38 Decadimento W eν 38

39 Decadimento Z e + e - 39

40 Pubblicazioni dai dati acquisiti a TeV Sia ATLAS che CMS hanno pubblicato un articolo sulla molteplicità di tracce cariche più vari altri articoli sulle performance dei sottorivelatori dn ch /dη η η CdS Luca Lista 40

41 Luminosity Evolution exponential growth!? Tripled integrated luminosity over the last weekend Next weekend expected peak luminosity increase by a factor 3! M. Aleksa & B. Gorini May 19,

42 Goals for ) Commission and calibrate detectors and trigger using well-knows physics samples 2) Rediscover and measure Standard Model at 10TeV 3) Early discoveries? Z,Susy,

43 Backup 43

44 LHC schedule 2010 Aumentare il numero di protoni per bunch a Raddoppiare il numero di bunches ogni due settimane Raggiungere a fine giugno

45 Prime distribuzioni: J/ψ Diagramma e plot 45

46 Inserire animazioni eventi Contributo napoli 46