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M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP1 CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay Programme : État davancement de CMS Avancement de ECAL Les engagements de Saclay dans.

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1 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP1 CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay Programme : État davancement de CMS Avancement de ECAL Les engagements de Saclay dans ECAL Le système de monitorage SRP Tests en faisceau Les engagements de Saclay dans la physique Recherche du Higgs en γγ Test du Modèle Standard Recherche du Higgs MMSM en bbH/A ττ eμ Perspectives et conclusions

2 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP2 CSTS du 19 octobre 2007 CMS-Saclay Poids total12500 T Diamètre extérieur15.0 m Longueur21.5 m Champ magnétique4 Tesla ECAL Traceur HCAL Retour de champ Aimant solénoïdal supraconducteur Muons Calorimètre à petit angle

3 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP3 État davancement de CMS CMS testé en surface (2006) : Bobine Champ nominal atteint Premiers événements cosmiques

4 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP4 État davancement de CMS Descente dans le puits fin 2006-début 2007

5 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP5 Pixels/Traceur Traceur prêt à être transporté au P5 Pixels prévus pour janvier 08

6 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP6 État davancement de CMS Insertion du ECAL Premier ½ tonneau installé en mai Second ½ tonneau Installé et testé en 12 jours ouvrables Début du câblage Tous les SMs testés en cosmique Intercalibration des cristaux ~2% Canaux morts : 28/61200 Canaux pathologiques : 7

7 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP7 HF et blindage Test du positionneur du HF

8 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP8 Préparation de CMS Global runs mensuels : 3 jours à la fin de chaque mois 7 sous détecteurs présents en septembre HO-HB-Tracker FEDs-CSC FEDs-RPC- EB-DT-HF Résultats Lecture de ECAL, HB, HF, HO, HE, DT, RPOC, CSC et LUMI frontends Lecture de 50 % du Traceur Mise en œuvre du « Trigger Supervisor » Mise en œuvre du « Run-Control », Initialisation et configuration de détecteurs depuis les DBs Mise en œuvre du DQM HLT et reconstruction avec CMSSW Transfert Tier0-Tier1 et Tier2 (délai typique = 1 heure) Shifts délocalisés (FNAL) avec analyse des données sur Tier1

9 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP9 Préparation de CMS CSA07 (computing, software and analysis challenge) Mise en service de la chaîne globale danalyse et de simulation Test des performances et de la stabilité des outils de production Plan de charge : simulation de 50% des besoins de 2008

10 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP10 Les engagements de Saclay dans CMS CMS canal historique : ECAL Système de monitoring Système opto-mécano-électronique Traitement des données Processeur de lecture sélective (SRP) CMS canal habituel Recherche du boson de Higgs en γγ CMS canal progressiste Étude des couplages à 3 bosons de jauge Recherche du boson de Higgs MSSM en ττ eμ

11 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP11 Le groupe CMS à Saclay Composition actuelle: 15 physiciens SPP : M. Besançon, M. Dejardin, D. Denegri, B. Fabbro, J.L. Faure, S. Ganjour, F.X. Gentit, A. Givernaud, G. Hamel de Monchenault, P. Jarry, E. Locci, J. Malclès, A. Rosowsky, M. Titov, P. Verrecchia 1 physicien conseiller scientifique : J. Rander 1 doctorant (terminé en 2007) : J. Descamps 1 Postdoc (novembre) : F. Ferri 13 ingénieurs et techniciens SEDI : M. Anfreville, J-P. Bard, M. Boyer, A. Gomes, P. Gras, C. Jeanney, I. Mandjavize, Y. Penichot, D. Pierrepont (antenne), J.M Reymond, J. Rolequin, J. Tartas, P. Venault

12 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP12 CMS-ECAL

13 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP13 Les engagements de Saclay dans ECAL Calorimètre performant pour la recherche H γγ But : Problème : Maintenir la stabilité du détecteur ~ O(mois) Taille des événements Système de monitorage : Optique : Harnais, boite diffusante et mécanique associée Électronique : préampli, numérisation et mécanique associée 3 ingénieurs, 8 techniciens, 2 physiciens Traitement en temps réel des données Ferme de monitorage 5 physiciens, 1 ingénieur, 1 technicien Lecture sélective des événements Modules SRP : développement des modules et algorithmes 2 ingénieurs, 1 physicien Maîtrise du détecteur Expertise électronique VFE & ULR et reconstruction des signaux Préparation et analyse des tests en faisceau Simulation 11 physiciens, 1 thésard Électronique Uniformisation et stabilité du calorimètre σ(E) E 3% E + 0.5% + 200MeV E

14 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP14 Stabilité du calorimètre Pourquoi : (LY)/T, 1/M(M/T) ~ -2%/K 1/M(M/V) ~ 3%/V Comment : Système de suivi de la transparence des cristaux en temps réel Injection de lumière laser dans chaque cristal et comparaison avec la réponse de diode de référence Analyse des données en temps réel = surveillance du détecteur

15 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP15 Le système de monitorage Architecture : SEDI/LID SEDI/LSEO Caltech CERN Lyon Turin Zurich US-CMS voies 528 voies

16 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP16 Le système de monitorage 88 harnais L2 (1 vers 7) 400 harnais L1 (1 vers 200) 264 FEMs (2 diodes PN) 44 MEMs (lecture de 6 FEMs)

17 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP17 Le système de monitorage Installation sur ECAL

18 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP18 Le système de monitorage Bilan 2007 Tous les éléments sont produits et testés et validés Énorme implication du SEDI depuis 10 ans 36 SM réalisés en juin 2007 ~15 jours.homme/SM 4 Dees réalisés en juin 2008 ~30 jours.homme/Dee Le sérieux et la ponctualité du travail de Saclay est très apprécié et reconnu par CMS ! Fort engagement du SEDI et aide précieuse et indispensable de lAntenne

19 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP19 La génération des événements de monitorage Génération des données au LHC : Rythme : 100 Hz (limite du laser) 1 gap sur 112 Volume de données : 8 Go/30mn Rôle de Saclay Synchronisation laser-DAQ-LHC (EMTC) Traitement des données de monitorage Structure du faisceau du LHC

20 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP20 Traîtement des données laser : « ferme de monitorage » FilterFarm HLT Laser Farm Disk Buffer OMDS ORCOFF Offline Reconstruction P5 Tier0 CAF Primitives laser Correction de transparence Repackage Laser Data ORCON Gap Events RC EMTC LASER TTC CMS Rôle de Saclay : Calcul des primitives laser Calcul des corrections de transparence Welcome to MusECAL

21 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP cristaux – canaux de lecture 4032 unités de déclenchement (lecture synchrone 40 MHz) 3072 unités de lecture (lecture asynchrone 100 kBq) Lecture totale ECAL(1,5 Mo) > Taille événement CMS (1 Mo) Réduction intelligente /20 (biais négligeables sur la physique) Pas de suppression de zéros massive Lecture de zones dintérêt hiérarchisées + Lecture de tous les dépôts dénergie avec une grosse granularité Lacquisition des données dans ECAL Unité de lecture Unité de sélection 36 Super-modules (tonneau) 8 x ½ Dé (bouchon)

22 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP22 Lacquisition des données dans ECAL 3 μs CERN Lyon Turin Zurich US-CMS LLR LIP Saclay CERN

23 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP23 Le projet SRP

24 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP24 État davancement du projet « SRP » Projet : Définition des algorithmes et codage du micro-code OK Production et test des modules VME OK Installation des modules dans CMS Tonneau OK Bouchon à faire En cours : Déverminage avec lélectronique OD du ECAL Intégration dans le Global Run À faire Validation des algorithmes sur données réelles Qualité du travail de Saclay reconnu dans CMS !

25 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP25 Maîtrise du détecteur Activités tests en faisceau Forte présence depuis 1996 Expertise en électronique et reconstruction des signaux Laser, particules, injection électronique Étalonnage de lélectronique Démonstration de la faisabilité du maintien de la stabilité du calorimètre Compréhension du système de monitorage Correction des dégâts dus aux irradiations Transport des coefficients détalonnage Optimisation de la résolution du calorimètre Corrections des pertes inter-cristaux et inter-modules Corrections de linéarité Reproduction des résultats en simulation

26 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP26 H4 9 SM testés en 2006 Gev et 120 GeV Reproductibilité des mesures Courbes de résolution sur 70 cristaux Études des corrections de « gaps » et de « cracks » dans 9 SM 500 cristaux de Dee4 testés en 2007 Intercalibration Irradiation (russe vs chinois) H2 Test combiné ECAL-HCAL P5 Mise en route du système de monitorage Synchronisation laser-DAQ Maîtrise du détecteur

27 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP27 Applications des connaissances Rédaction du TDR de physique Performances du détecteur (Vol. 1) Physique du Modèle Standard (Vol. 2) Aide pour faire de la bonne physique Objets calorimétriques électromagnétiques Recherche de la désintégration du boson de Higgs en γγ Étude des états finals à 2 bosons de jauge Z 0 États finals à 4 électrons Extension à tous les objets leptoniques Recherche des couplages à trois bosons dans les états finals leptoniques Recherche du boson de Higgs supersymétrique dans la voie ττeµ

28 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP28 Recherche du boson de Higgs en γγ Intérêt Voie prometteuse si m(H)< 130 GeV/c 2 Application des connaissances sur le calorimètre Recherche dune raie spectrale étroite sur un fond continu Rapport S/N ~ 1/15 Directement lié à la résolution du calorimètre Implication de Saclay Optimisation de la résolution du calorimètre Correction des pertes dénergie entre cristaux, entre modules Algorithme de recherche damas -> Thèse de Julien Descamps Reconstruction en position des photons Perspectives Intégration des outils dans CMSSW Publicité sur ces outils Manque de visibilité du groupe dans CMS Renforcer le groupe ++

29 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP29 Recherche du boson de Higgs en γγ Outils de recherche damas / Correction dénergie Correction dénergie Recherche damas Zee Matrice 3x3 = S9 Test beam

30 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP30 Recherche du boson de Higgs en γγ Comparaison algorithme Hybrid Effet sur H γγ Gain faible Correction Hybrid optimisée pour Hγγ ! Mais Étalonnage Hybrid = MC Étalonnage S9 = données Correction ad-hoc Hybrid

31 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP31 2 voies de production : voie s, voie t Voie s = couplage à 3 bosons de jauge (TGC) Couplage à 3 bosons de jauge TGC chargés : WWZ, WWγ Permis dans le SM TGC neutres : ZZZ, ZZγ Interdits dans le SM Motivations Test du caractère non-abélien de la théorie de jauge Recherche de couplages anormaux Fenêtre sur de la nouvelle physique Augmentation de la section efficace à grand P T Corrélations angulaires Bruit de fond irréductible dans la recherche directe du boson de Higgs et de SUSY Engagement : 2 physiciens États finals à 2 bosons de jauge voie s voie t f Z 40 = 0.02 f g 50 = -0.02

32 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP32 États finals à 2 bosons État final WZ Dominé par la voie s Accès au TGC Observé au Tevatron (D0 : σ(WZ) = pb) Accord avec prédiction MS LHC : σ(WZ) ~ 32 pb Observation à 5 sigmas : 150 pb -1 État final ZZ Dominé par la voie t Limite du Tevatron (σ(ZZ) < 3.8 pb, attendu 1.4 pb) LHC : σ(ZZ) ~ 21 pb Observation à 5 sigmas : 1 fb -1 WZ ZZ

33 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP33 Recherche du boson de Higgs MSSM en ττeµ Couplage Hττ augmenté pour les grandes valeurs de tan(β) Voie concurrentielle pour les basses valeurs de la masse de H Saclay bb(Hττ eµ+E T mis ) Canal de contrôle vs découverte Bonne connaissance des e/µ/E T mis et trigger e/µ à bas P T Ingrédients utiles pour toute recherche au delà du SM Faible bruit de fond SM Engagement : 3 physiciens

34 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP34 Conclusions Aspects techniques sous contrôle Distribution de lumière Acquisition des données de monitorage En cours de déploiement sur CMS Traitement en ligne des données de monitorage Lecture sélective des événements Préparation à la physique au LHC Expertise technique et physique du ECAL +++ Implication dans 3 sujets de recherches complémentaires Cours, moyen et long terme Possibilité détendre le champ dinvestigation avec des renforts Programme de CMS prêt pour 10 pb -1, 100 pb -1, 1fb -1 Calibration, alignement Modèle Standard Higgs, SUSY Renforcement du groupe nécessaire pour exploiter notre expertise sur le détecteur et augmenter notre visibilité dans la physique.

35 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP35 Merci pour votre attention γ γ

36 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP36 CMS Réserve

37 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP37 Les cristaux de tungstate de plomb PbWO 4 Densité 8.28 g.cm 3 X0X cm RMRM 2.19 cm ECEC ~10 MeV Pic démission nm Coef. Température -2%/°K Calorimètre ECAL de CMS : cristaux très denses de Tungstate de Plomb PbWO 4 La gerbe produite fait scintiller le cristal et La lumière est ensuite transformée en signal électrique par ~2 cm 23 cm = 26 X 0 TonneauBouchons Dimensions du cristal (cm) ~2 x 2 x formes 2.86 x 2.86 x 21 Photo- détecteurs Photodiodes à avalanche APD Phototriodes à vide VPT 2 photodiodes à avalanche APD (tonneau) 1 phototriode à vide VPT (bouchons)

38 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP38 Simulation dune gerbe électromagnétique e GeV Cristal

39 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP39 Compréhension du système de monitorage = 1.4/ cristaux/3 semaines : APD/PN : = 1.5/1000 Évolution relative APD/PN en laser

40 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP40 Correction des dégâts dus aux irradiations σ(α)/α= 4,2 %

41 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP41 Transport des coefficients détalonnage Coefficients détalonnage résiduels après correction du système de monitorage

42 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP42 Motivations et objectifs Système de lecture du calorimètre ECAL cristaux / canaux électroniques 10 échantillons à 40 MHz Unité de lecture constituée de 5x5 = 25 cristaux 3072 Unités de Lecture (UL) Trigger de niveau 1 (L1) Cristaux regroupés en Tours de Trigger (TT) 4032 TDs canaux 7324 canaux 1224 TDs 1224 ULs 792 TDs 312 ULs = ULTT ULTT Bouchon z- Demi-tonneau z- Demi-tonneau z+ Bouchon z+ Lecture Sélective: Définit évènement par évènement les zones de fort intérêt Lit les données de précision des canaux de ces zones Applique une suppression de zéros sévère sur le reste des canaux Suppression de zéros : non linéarité et dégradation de la résolution en énergie Taille des données brutes pour 1 évènement ECAL (1,5 Mo) > taille dun évenement CMS complet (1 Mo) taille moyenne allouée à ECAL pour un évènement: 100 ko Flot de données maximal de ECAL, 150 Go/s > bande passante du DAQ, 100 Go/s Nécessité dun facteur de réduction voisin de 20

43 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP43 Différents types dalgorithmes de Lecture Sélective Faible intérêtIsoléeCentre VVVVV V V V VVVVV V V V V VVV VVV VC Voisines ETET Seuil Bas Seuil Haut Les TT sont classées suivant lénergie déposée: Fenêtre glissante sur une grille η-φ de 3x3 ou 5x5 TT Les canaux des Unité de Lecture (UL) formant les TT Isolées, Centres et Voisines sont lus sans suppression de zéros (SZ) ou avec une suppression de zéros avec un faible seuil. Une suppression de zéros sévère (éventuellement totale) est appliquée sur les canaux des UL formant les TT Faible intérêt. Les données sélectionnées sont complétées par une carte de lénergie déposée couvrant lensemble du calorimètre avec la granularité des TT. La réduction du volume de données nécessaire peut être atteinte sans affecter les performances de Physique Algorithme implanté dans la simulation globale de CMS Indicateurs SR de lecture sélective:

44 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP44

45 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP45

46 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP46

47 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP47

48 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP48

49 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP49

50 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP50

51 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP51

52 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP52

53 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP53

54 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP54

55 M.D. 19-octobre-2007CSTS du SPP55 Lacquisition des données dans ECAL 40 MHz 100 kBq 40 MHz 3 μs CERN Lyon Turin Zurich US-CMS LLR LIP Saclay CERN 100 kBq


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