Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik http://www.etap.physik.uni-mainz.de/atlas http://atlas.ch Der Large Hadron-Collider (LHC) Supraleitender

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  • Experimentelle Teilchen- und Astroteilchen- Physik http://www.etap.physik.uni-mainz.de/atlas http://atlas.ch Der Large Hadron-Collider (LHC) Supraleitender Hadron-Beschleunigerring mit einem Umfang von 27 km Gegenlufige Protonenstrahlen mit einer Kollisionsenergie bis zu 14 TeV (zur Zeit 7 TeV) Vier groe Experimente: ATLAS, Alice, CMS und LHCb Ziel bis Ende 2011: Integrierte Luminositt von 1 fb -1 schon erreicht !!! Das ATLAS-Experiment Ziele: Suche nach dem Higgs-Boson und neuer Physik (Supersymmetrie, Extra-Dimensionen, Schwarze Lcher) sehr gute Detektion und Vermessung von e/, ,, Jets Spurdetektor: Pixel- und Streifendetektoren (Pixel+SCT) bergangsstrahlungsdetektor (TRT Tracker): Spurdetektor und Teilchenidentifikation Kalorimeter: Flssig-Argon (LAr), Szintillator&Photomultiplier (Tile) Myon-Spektrometer: Trigger- und Przisionskammern Magnetsystem: Supraleitende Solenoid- bzw. Toroidmagneten Trigger- und DAQ-System; Datenauswertung mit GRID- Computing Dimensionen: Hhe: 22 m, Lnge: 40 m, Masse: 7000 t, Auslesekanle: ~10 8 ATLAS Mohamed Aharrouche, Bruno Bau, Markus Bendel, Volker Bscher, Samuel Calvet, Reinhold Degele, Sebastian Eckweiler, Keith Edmonds, Frank Ellinghaus, Eugen Ertel, Frank Fiedler, Johanna Fleckner, Karl-Heinz Geib, Christian Gringer, Carsten Handel, Marc Hohlfeld, Tobias Hlsing, Gen Kawamura, Sebastian Knig, Lutz Kpke, Matthias Lungwitz, Lucia Masetti, Carsten Meyer, Deywis Moreno, Sebastian Moritz, Timo Mller, Andrea Neusiedl, Rainer Othegraven, Ruth Pttgen, Nils Ruthmann, Heinz-Georg Sander, Ulrich Schfer, Christian Schmitt, Christian Schrder, Giovanni Siragusa, Stefan Tapprogge, Tuan Vu Anh, Tobias Weisrock, Daniel Wicke, Simon Wollstadt Triggererweiterung fr hhere Luminositten am LHC Das ATLAS-Experiment am LHC und der Ausbau des Triggers Kalo Myon Spur Myon Pipeline Speicher Auslese Datenkomposition Daten: Analoge Summen von Kalorimeterzellen ( x) CTP (0.1x0.1) RoI: Region of Interest PPr: Preprocessor CP: Cluster Processor JEP: Jet Energy Processor CTP: Central Trigger Processor L1A: Level1 Accept Kalo: Kalorimeterdaten Myon: Myonenspurkammerndaten Spur: Spurpunkte aus dem inneren Detektor (0.2x0.2) (0.1x0.1) Pre- Proz. (PPr) Jet/E T (JEP) E/ /had (CP) DAQ & RoI RODs DAQ RODs Myon Info Topo- Proz. L1A 1. Trigger Stufe < 75 kHz Ereignisfilter ~100 Hz 2. Trigger Stufe ~1 kHz Datenrate Zeit pro Ereignis ~1 PByte/s 550 MByte/s 2,5 s ~ 10 ms ~ 1 s Demoboard GOLD Aufgaben: Realisierbarkeit einer Datenbertragung bis zu 10 Gb/s (De-/ Serialisierung, Opto/Elektro-Wandlung) Latenzbestimmung der Daten- verarbeitung und Algorithmen Verwendung von ATCA-Formfaktor Zahlen & Fakten: 9 Virtex6-FPGAs (VHX/VLX) Eingangsbandbeite: ~ 1.7 Tb/s 144 faseroptische Eingnge zustzl. 144 elektrische Eingnge Verfgbar ab August 2011 Prototyp Konzeptionelles Entwicklung begonnen 2 neue Virtex7-FPGAs Eingangsbandbreite: ~ 1.2 Tb/s Optional: neue Avago Micro o/e Wandler (6mm 2 /Kanal) Verfgbar ab Anfang 2012 Myon Entwicklung des Topologischen Prozessor Herausforderung: Verarbeitung einer Ereignisrate von 40 MHz zur Selektion seltener interessanter Ereignisse und Reduktion der Datenmenge 3-Stufen-Trigger Das aktuelle System(Rot): Reduzierung der Datenrate durch Auffinden von Jets, Elektronen, Photonen und Taus Bestimmung der im Kalorimeter deponierten und fehlenden transversalen Energie- komponente Das erweiterte System(Wei): Topologische Informationen werden in einem neuen Modul ber optische Fasern(bis 10 Gb/s) zusammengefhrt Topologischer Prozessor wendet verschiedene Schnitte an, um die Datenrate weiter zu reduzieren : Winkelkorrelationen , Schnitt auf berlapp von Objekten Das Trigger-System Stufe1-Kalorimeter Informationsgewinn stagniert bei langer Laufzeit Steigerung der Luminositt in 3 Ausbauphasen Hhere Ereignisrate bei gleicher Effizienz Reduzierung des Untergrundes aus Ereignis- berlagerungen durch topologische Schnitte Zusammenfhren aller Topologischer Informationen in einem Modul (Topo. Prozessor) mit sehr hohe Eingangsbandbreite (~ Tb/s) Phase0(2013/2014): ~?? 10 34 cm -2 s -1 Hinzufgen des Topologischen Prozessors Phase1(2018): ~?? 10 34 cm -2 s -1 Neuer Pixeldetektor, ?? Phase2(2022/2023): ~5 10 34 cm -2 s -1 Aufspalten von Level1 in Level0 & Level1 Spurrekonstruktion in Leve1 Motivation des Ausbaus Auswirkung eines Schnittes auf die Winkelkorrelation der beiden Jets mit den hchsten Transversalenergie als Funktion der Transversalenergie des zweitgrten Jets