Der Trigger im ATLAS-Experiment
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1Seminar 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
2Seminar 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 1034 cm-2 s-1
– Interaktionsrate 109 Hz
3Seminar 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“
4Seminar 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 cm2
5Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik„Der Trigger von ATLAS“ - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05
Der ATLAS-Detektor (A Toroidal LHC ApparatuS)
6Seminar 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. 109 Hz * 1 MB, viel zu groß, um sie komplett zu speichern
– Zum Speichern der Daten muss um Faktor 107 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
7Seminar 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
8Seminar 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
9Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik„Der Trigger von ATLAS“ - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05
Pseudorapidität
1 2 3 4 5 6
20
40
60
80
°
= - ln tan /2, ein Maß für den Winkel zur Strahlachse
10Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik„Der Trigger von ATLAS“ - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05
Beispiele für LVL1 Trigger Menus
11Seminar 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
12Seminar 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
13Seminar 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
14Seminar 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?
15Seminar 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
16Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik„Der Trigger von ATLAS“ - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05
HLT
Phys. Sig.: Ze+e- mitpT>30 GeV
Zwischensignatur
Zwischensignatur
L1 Ergebnis: 2 EM Clustermit pT>20 GeV
Zwischensignatur
– Verfeinern geschieht schrittweise, sodass nach jedem Schritt bereits das Ereignis verworfen werden kann
17Seminar 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
18Seminar 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 Emiss
– 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
19Seminar 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
20Seminar zu Experimentelle Methoden der Teilchenphysik„Der Trigger von ATLAS“ - Wolf Behrenhoff, 2005-02-05
Literatur