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)

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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

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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

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Literatur