Le futur dATLAS et de son détecteur de traces interne à SLHC Personnes impliquées: G. Barbier, A. Clark, D. Ferrère, D. Lamarra, S. Pernecke, E. Perrin,

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1 Le futur dATLAS et de son détecteur de traces interne à SLHC Personnes impliquées: G. Barbier, A. Clark, D. Ferrère, D. Lamarra, S. Pernecke, E. Perrin, M. Pohl, K.P. Streit, M. Weber Motivations Motivations Ce qui change Ce qui change Les investigations Les investigations Implications à Genève Implications à Genève Etapes importantes à venir Etapes importantes à venir Conclusions Conclusions Fête de fin dannée du DPNC Mardi 18 décembre 2007

2 Motivations LHC vs time: a wild guess … L=10 35 Raisons pour considérer un Upgrade: La physique Augmenter la statistique dune manière significative Durée de vie des quadrupôles et des détecteurs (ID, FCAL, Muon) est limitée Augmenter les performances de la machine autant que possible (Energie des protons jusquà 12.5 TeV)

3 Ce qui change - Machine 2 options sont en concurrence: Collision de paquet de protons tous les 25 ou 50 ns Remplacement des quadrupôles vers les IP dATLAS et CMS Luminosité effective (5h) [10 34 cm -2 s -1 ]: Atlas Nominal: 0.56 SLHC @ 25 ns: 3.6 SLHC @ 50 ns: 3.5 25 ns 50 ns Une luminosité constante est préférable Diminue le Pile-up au démarrage dun Run

4 Ce qui change – Détecteur ATLAS Au SLHC il y aura des effets accentués sur: Les niveaux de radiation Lempilement (Pile-up) Bruit de fond Chaque sous-détecteur doit être optimisé en terme de performance, de vieillissement et de résistance aux radiations! Les parties du détecteur ATLAS qui devraient changer: - Renouvellement complet du détecteur de traces interne (Pixel et -Pistes) - LAr Calorimeters: FCAL et HEC (Electronique à remplacer) - Chambres à muons: MDT et TGC (Remplacement avec des Thick-GEMs) Daprès le calendrier au début de 2015 on devrait déjà avoir tous ces détecteurs prêts! 7ans seulement pour construire un nouveau détecteur de trace interne (Détecteur actuel a pris ~ 12 ans) Pas ou peu de temps pour du R&D

5 Ce qui change – Détecteur Interne En théorie le remplacement de la b-layer est prévu en automne 2012 La b-layer est supposé survivre 3 ans à la luminosité prévue! Seulement du silicium Pixel et -Pistes Herméticité sur < 2.5 Avec 9 couches instrumentés

6 Les investigations Différents groupes de travail suivi par le Project Office et le Steering Group: Layout Electronique - Puces de Front-end 0.25 m 0.13 m (UniGe) - Puces de contrôle des signaux - DCS et Interlock (Didier) - Alimentation - Services Cooling Module Intégration - Modules et Super-Modules (UniGe) - Stave Détecteur Silicium Structure mécanique (UniGe) Installation et Intégration Radiation / Blindage Interface détecteur-machine Remplacement du B-Layer (UniGe – contribution en cours dévaluation)

7 Implication à Genève – Electronique Front-End BUT: Préparer un design avec une technologie résistante aux radiations (deep submicron) Etape intermédiaire 0.25 m 0.13 m Exigences Minimum: Intégration dun régulateur shunt pour permettre tous les schémas dalimentation Augmenter la bande passante des données à 160 Mb/s Compatibilité avec les système de lecture actuel SCT DAQ ROD Front-end pour des signaux bipolaires de 3 à12 cm de longueur de pistes Puissance limitée: ~ 2mW/canal Ajustement des délais pour les signaux de commandes et de données Fonctionnalités et bloques internes identiques au détecteur SCT Architecture ABCN Le travail à Genève consiste à réaliser larchitecture digital et la simulation: pipeline, derandomizer, compression de données logiques, lecture logique et le contrôle et la vérification après le placement et le routage

8 Implication à Genève – Modules CO 2 - 2 mm pipe HTC: 8000W/m 2 K T Max (Si) = ~1.1 °C Optimisation des supports locaux Simulations thermiques Montage sur des structures double couches

9 Implication à Genève – Ingénierie Option dinstallation qui parait la plus raisonnable Enceinte thermique ~ 7 m Tout le ID sauf le b-layer pré-assemblé en surface B-layer et le tube faisceau pré-assemblé en surface Mot dordre: Moins de services et moins de matière

10 Etapes importantes à venir LHC Off 1/7/2014 (18 month for installation) SLHC prêt a recommencer:1/1/2016 Strawman Layout -Décembre 2006 (Modifications à faire en terme de performance, risque, coût, etc.) TDR - Fév/2010 Cooling PRR Avril/2010 Dessin support mécanique Complet Oct/2010 Détecteur Si PRR Juil/2010 FE-electronics Sept/2010 Assemblage en surface Mars/2012 Remplacement de la B-Layer Prêt pour linstallation Août/2014 Installation Barrel Fév/2015 B-layer/ tube faisceau Août/2015 Conceptual Design R&D Prototypes Pré-Serie Production Assemblage & Installation Une série de revues en 2008: Asics, Power distribution, Module, Cooling, Services

11 Joyeux Noel et Meilleurs Vœux pour 2008 Conclusions Le calendrier est très court et nécessite de définir le projet très tôt Expérience actuelle nous montre beaucoup de problèmes sur le cooling Leçon pour le futur Attention: Cest un nouveau détecteur mais avec des contraintes environnementales très complexes (Services, Radiations, …) Les détecteurs Pixel et Strip doivent se mettre ensemble dès le départ pour penser en terme de projet intégré Des prototypes de Modules/Staves doivent êtres réalisés très tôt pour comprendre et évaluer: - La nouvelle électronique de Front-end - Le système dalimentation - Le système de refroidissement - Les performances globales électriques et mécaniques Lettre au Père Noel