1 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Der Trigger im ATLAS-Experiment – LHC Grundlagen.

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1 1 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Der Trigger im ATLAS-Experiment – LHC Grundlagen – Motivation: Was ist ein Trigger, wozu wird er benötigt? – Stufen des Triggers bei ATLAS Level 1 Trigger Level 2 Trigger (nur kurz) Eventfilter – Ausblick

2 2 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Large Hadron Collider – p-p Collider – Umfang 27 km – Schwerpunktenergie 14 TeV – Bunch-Crossing alle 25 ns – Luminosität 10 34 cm -2 s -1 – Interaktionsrate 10 9 Hz

3 3 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Ziele von LHC – Ursprung der Masse, Higgs-Boson – SUSY – Neutrinophysik – Elektroschwache Symmetriebrechung – Dunkle Materie und dunkle Energie – Weitere Dimensionen (Stringtheorie)? – Präzisionsmessungen von SM-Prozessen – Schwerionenmessungen – Grand unification theory – Weltformel

4 4 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Warum bracht man LHC? – LHC hat höhere Energie als alle bisherigen Beschleuniger – Interessante Wirkungsquerschnitte wie Higgs sind bei kleinen Energien stark unterdrückt – Viele Ereignisse treten um mehrere Größenordnungen häufiger auf als bei bisherigen Collidern – 1b = 10 -24 cm 2

5 5 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Der ATLAS-Detektor (A Toroidal LHC ApparatuS)

6 6 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Datennahme bei ATLAS – Im Detektor fällt eine riesige Datenmenge an, ca. 10 9 Hz * 1 MB, viel zu groß, um sie komplett zu speichern – Zum Speichern der Daten muss um Faktor 10 7 reduziert werden – Anforderungen für die Datenreduktion Uninteressante Daten müssen so schnell wie möglich verworfen werden Interessante Ereignisse dürfen mit geringem Wirkungsquerschnitt müssen erhalten bleiben: H --> hat 0,001 Hz (bei m H =120 GeV) Interessante Ereignisse mit hohem müssen herunterskaliert werden können Geringe Fehlerrate

7 7 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Aufbau des Triggers – Von 1 GHz zu 100 Hz in drei jeweils verfeinernden Stufen – LVL1 in Hardware, LVL2+EF in Software – Weitergabe der Informationen über RoIs – In LVL1 nur grobe Auflösung, 2 s Latenzzeit – LVL2 10 ms Latenzzeit, bessere Auflösug – EF: gesamtes Event zur Verfügung

8 8 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 LVL1-Trigger –,, bis | |<2,5 (9,4°) Jets bis | |<3,2 (4,7°) Energien bis | |<4,9 (0,9°) – Kalorimeter: 7200 Signale! Cluster: e,,,Hadr. Jet/E: Jets, Energien – -Trigger: 800.000 Signale! aufgeteilt nach | | – CTP fällt L1Accept – RoIB bestimmt Positionen

9 9 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Pseudorapidität = - ln tan /2, ein Maß für den Winkel zur Strahlachse

10 10 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Beispiele für LVL1 Trigger Menus

11 11 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Dinge, die zu beachten sind – Verstehen des Detektors – Messung der Effizienz des Triggers in Abhängigkeit des zu triggerndes Objektes des Impulses des Azimut-Winkels der Pseudorapidität – Veränderung der Luminosität während eines Fills – Technische Details wie Wärmeabfuhr, Stilllegen von defekten Teilen, Strahlungsresistenz, Random Trigger, Kontrollsystem,... – Kosmische Strahlung und anderer Dreck – riesiger Datenstrom (Kalo->Cluster: 2000 Gbit/s) => ASICs nötig

12 12 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Sliding-Window – Verfahren, um gefundene Teilchen zu verfolgen – In den Zellen um einen Energiefund herum wird ein Fenster geschoben und nach weiterer deponierter Energie gesucht

13 13 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 -Koinzidenzen – Um ein zu identifizieren, werden mehrere Punkte gesucht, in denen Energie deponiert ist – Man berechnet dann den Weg, den das gelaufen ist – Trifft man auch im Innern des Detektors auf passende Punkte, so ist das identifiziert

14 14 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Beispiele für Triggerereignisse Notation: – Anzahl d. Teilchen – Teichenart, Energie oder fehlende Energie – Schwellwert der Energie in GeV – isoliert?

15 15 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 CTP – Beispiel eines L1A-Prozesses 1.Vorgabe der gesuchten Objekte 2.Ermittlung der jeweiligen Anzahl 3.Logische Verknüpfungen bildern menu items 4.Bis zu 96 menu items werden mit oder verknüpft, um das L1A- Signal zu formen Die RoIs werden ignoriert! CTP Kalorimeter, Myon

16 16 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 HLT Phys. Sig.: Z e + e - mit p T >30 GeV Zwischensignatur L1 Ergebnis: 2 EM Cluster mit p T >20 GeV Zwischensignatur – Verfeinern geschieht schrittweise, sodass nach jedem Schritt bereits das Ereignis verworfen werden kann

17 17 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Ausblick auf den LVL2-Trigger (1/2) – Intern ist der LVL2 deutlich umfangreicher als LVL1

18 18 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Ausblick auf den LVL2-Trigger (2/2) – Mehr Ablehnungskraft durch schärfere und präzisere -Messungen sowie Isolationsanforderungen bessere Kalorimeterinformation für e, Suche nach Übereinstimmung mit Spurkammer bei und Hadronen wird die volle Granularität benutzt genauere Ermittlung von E und E miss – LVL2 hat immer noch nicht die komplette Information über das Ereignis, sondern nur über Teilbereiche – Auch Secondary RoIs werden ausgewertet – Exklusive Signaturen sorgen für vorzeitigen Accept – Erst im EF steht das komplette Ereignis zur Verfügung

19 19 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Zusammenfassung Es wurde gezeigt – was ein Trigger ist – wozu er eingesetzt wird – wie er aufgebaut ist – wie der LVL1-Teil seine Entscheidung trifft – wie das Verfahren zur Weitergabe an die nächsthöhere Triggerstufe ist Außerdem – Ausblick auf die anderen Triggerstufen

20 20 Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik Der Trigger von ATLAS - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05 Literatur