Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio1ATLAS PLAN : P. Pralavorio (CPPM/Marseille) Longueur : ~ 46 m Diamètre : ~ 25 m Poids : ~ 7 10 6 kg 1.Introduction 2.Etat.

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1 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio1ATLAS PLAN : P. Pralavorio (CPPM/Marseille) Longueur : ~ 46 m Diamètre : ~ 25 m Poids : ~ 7 10 6 kg 1.Introduction 2.Etat des lieux 3.Intégration 4.Démarrage et premiers résultats 5.Conclusion 1568 auteurs 149 instituts dont 7 français (90 auteurs, >200 personnes)

2 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio2 1. LHC : situation actuelle Planning et coût revus en 2002 (comité externe) : 1.Premier faisceau à partir d’avril 2007 2.Premieres collisions ~ 2 mois plus tard avec L(pic) = 2.10 33 cm -2 /s  ~10 fb -1 / an 3.Luminosité nominale après quelques années 1.10 34 cm -2 /s  ~100 fb -1 / an Génie civil en cours + début fabrication des dipôles (85 / 1232). Planning avec peu de marge de manœuvre en temps + coût…

3 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio3 1. ATLAS : génie civil Caverne ATLAS Fini le 15/04/03 Salle de comptage

4 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio4 1. ATLAS : les détecteurs Spectromètre de  Toroïde central Solénoïde Calo. EM e ,  Calorimètre avant Toroïde bouchon Calorimètres hadroniques Détecteur interne ATLAS initial : 475 MCHF Dépassement (68 MCHF) couvert aux 2/3 (40 MCHF): - 1 couche pixels en moins - Grande partie du déclenchement de haut niveau + DAQ  L1 limité -……  ~10 % perte sur S/  B sur Higgs léger, Physique du B compromise, …

5 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio5 2. Toroïde central ïdes. Conception des toroïdes. Fabrication des 3 éléments essentiels (bobines,masses froides,cryostat) terminée. En cours d’assemblage au CERN (3/8 terminés). Sur le chemin critique. CEA Saclay 12/16 au CERN 6/8 au CERN 5/8 au CERN Cartographie du champ B avec des sondes de Hall 3D (précision sur B ~ 0.1 %, quelques Gauss) 25 m 20m

6 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio6 2. Spectromètre  : alignement Chambres de précision : MDT : Tubes à dérives (  =3cm) 20  m rms sur la position des fils 80  m précision pour un hit MDT CSC Chambres de déclenchement RPC TGC Lignes projectives (RASNIK) Lignes praxial (RASNIK) Trajectographie precise  positionnement precis: Praxial : entre MDT d’une couche 30  m projectif : entre couche MDT 30  m Position dans l’espace absolu:< 0.5 mm 50% MDT produites CEA Saclay Masque 2DCCD

7 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio7 2. Spectromètre:performances rms 5  m Comparaison entre la reconstruction et l’alignement (Rasnik) Test en faisceau H8

8 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio8 2. Calorimètres Calorimètre EM argon CEA-Saclay, CPPM, LAL, LAPP, LPNHE Calorimètre hadronique à Tuiles scintillantes LPCC Cryostat bouchon (LAL), cryogenie de proximite (LPSC,LAL) Hadronique argon Calorimètre à l’avant Pré-échantillonneur (PS) LPSC

9 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio9 2. Calo Hadronique:électronique Fe/Tuiles scintillantes 3 tonneaux 192/192 Modules Super Tiroir et outil d’insertion Tiroirs: PM + électroniques analogique et numérique+ HT individuelles. Ils sont situes au rayon externe des modules LPC-Clermont Fabrication des PM et bases,cartes HT, laser, contrôle, … Mécanique des tiroirs, chaine de montage et différents banc de tests nécessaire pour la réalisation des tiroirs Prêt pour la production des tiroirs

10 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio10 2. Calo EM : assemblage 32/32 Tonneau : CEA-Saclay, LAPP Les labos français se sont aussi occupés du suivi de production et des tests de la plupart des composants (absorbeurs, électrodes, espaceurs, cables) avant leur montage. PS tonneau : LPSC 56/64 Bouchon : CPPM 10/16

11 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio11 2. Calo EM : électronique Très forte implication française dans la conception de toute la chaîne électronique (chaude), la production et les tests des puces et des cartes : Electronique frontale : FEB (1627), cartes calibration (135), cartes trigger (135) CEA-Saclay, CPPM, LAL, LAPP, LPNHE, LPSC Electronique de lecture (ROD) : traitement du signal par filtre digital à partir des échantillons à 40 Mhz (E,t,chi2) + contrôle des données (histos) Lien optique

12 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio12 2. Calo EM : performances 1.Uniformité ~ OK 2.Résolution ~ OK 3.Linéarité ~ en cours 4.Calibration absolue ~ en cours 5.… Nombreux tests faisceaux au CERN en 2001/2002, avec électronique ATLAS, pour tonneau et bouchon : Tonneau  /E=0.57%  /E=0.49% 1.55<  <2.4 Bouchon ECC5

13 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio13 2. Pixels CPPM Marseille ~10 8 canaux, r  x z = 50X400  m 2 (300  m à petit rayon) 3 disques, |  | < 2.5 Fabrication du detecteur (substrat Si) : 50 % 1.Conception de la mécanique de support du tonneau 2.Développement de la partie analogique des puces de l’ électronique frontale en DMILL puis DSM (IBM) 3.Systeme de refroidissement 4.Test irradiation et faisceau 5.Assemblage d’un demi cylindre (p.20) 3 couches à R=4.7, 10.6, 13.7 cm

14 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio14 2. Déclenchement : niveau 3 Test d’intégration au CERN de tous les composants du LVL3 a l’aide d’événements simulés  TDR juin 2003 Distribution des événements, synchronisation des tâches + contrôle et supervision  Validation sur 500 processeurs à ETH Zurich CPPM Marseille LVL3 (« event filter ») : Reconstruction de l’événement (calibration, alignement)

15 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio15 2. Software Simulation au niveau des détecteurs (études des performances, résolution, alignement, …) : pixels, calorimètre à argon liquide, spectromètre à muons Reconstruction des muons (MUONBOX), jets, électrons, étiquetage du quark b,… Visualisation du détecteur, des evts (PERSINT) Détermination du champs magnétique dans ATLAS CEA-Saclay, CPPM, LAL, LAPP, LPNHE, LPSC, LPC Participation au développement du software et aux analyses de physique pour le TDR de physique 1999

16 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio16 3. Integration La plupart des modules de chaque détecteur est maintenant en phase de production (certains sont meme terminés). La prochaine étape consiste en l’intégration des détecteurs et de leur électronique (en surface ou dans le puits), puis leur installation sur le détecteur ATLAS. Le software est en phase de développement et de test dans le cadre de la nouvelle architecture ATHENA.

17 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio17 3. Toroïdes, spectromètre  Descente dans le puits: 01/04  07/04 Spectrometre  Tests en faisceau 2003 puis participation à l’assemblage des MDT en surface et à leur insertion dans ATLAS. Installation des systemes d’alignement sur les toroides. Toroides : préparation et tests cryogéniques des 8 toroides à partir de l’été 2003. Sur le chemin critique Descente dans le puits: 01/05

18 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio18 3. Calo Hadronique Assemblage des modules en surface et dans le puits Descente dans le puits : 05/04, 10/04, 05/04 Assemblage et certification des tiroirs, au LPC, des éléments fournis par les 21 instituts. Mai 2003 – juin 2004 En parrallele, Insertion des 258 super-tiroirs sur les modules au CERN avant la descente dans le puits.

19 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio19 3. Calo EM Insertion des demi cylindres tonneau dans le cryostat (02/03, 08/03) et test à froid Insertion des 2 roues bouchon dans les cryostats (09/03, 08/04) et tests à froid Descente puits : 07/04 Descente puits : 12/04, 06/05 Tonneau+PS Bouchons Production, tests et qualification des cartes électroniques Démarrage production : mi 2003

20 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio20 3. Pixels : assemblage  Développement d’un banc de tests automatique, outils de montage, systeme de refroidissement,… : Descente dans le puits : 04/06 (insertion independante) 1.Tests des 500 modules nus (1/3 de la production) 09/03  03/05 2.Tests des modules apres installation du circuit imprimé souple (circuit de controle) 3.Montage complet d’une demi couche de détecteur (340 modules) et tests 07/04  10/05 16 circuits = 1 module Banc de test

21 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio21 3. Tests combines «Simulation» grandeur nature d’une tranche d’ATLAS en 2004 sur une ligne de faisceau avec intégration de tous les détecteurs tonneau (pixel, SCT, TRT, calo EM, tuiles, muons) et bouchon (calo EM, calo had, calo avant) : 1.Détecteurs de production 2.Electronique (frontale et de lecture) finale 3.DAQ commune et finale 4.Software final (ATHENA) 5.Simulation (Geant 4) Calo EM Tuiles

22 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio22 3. Software : present, futur(1) CEA-Saclay, CPPM, LAL, LAPP, LPC, LPSC, LPNHE 1.Contient tout (Pythia, reconstruction, Geant, ntuple, …) et se base sur C++/F90 orienté objet. 2.Comparaison Geant 3, Geant 4 3.Description de l’ électronique et de la géométrie du détecteur 4.Base de données (calibration, …) Depuis l’ écriture du TDR de physique en 1999, une nouvelle architecture (ATHENA) est utilisée :

23 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio23 3. Software : present, futur(2) Test grandeur nature avec production massive de données Monte Carlo (MC) + reconstruction en 2002/2003, appele Data Challenge (DC1) : gestion des donnees, besoins pour le LVL2/3 + physique, debugging, production distribuee du MC, … ~ 4x10 7 evts, 100 Tbytes Production DC2 en 2004 avec une version plus finale du soft : ATHENA/GEANT4, format de stockage de donnees ROOT I/O, Simulation pile-up, utilisation du GRID :

24 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio24 3. Physique dans ATLAS 1.Higgs (  e, 4 , petit Higgs, ttH, …) 2.Physique du B 3.Physique du top 4.SUSY 5.Dimensions supplémentaires 6.Calibration détecteur in situ (Calorimètres) CEA-Saclay, CPPM, LAL, LAPP, LPC, LPNHE, LPSC

25 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio25 3. Besoins pour le futur Un net besoin est exprimé par tous les groupes pour un renforcement des activités software et liés à la préparation de la physique Des besoins spécifiques apparaissent pour certains labos: CPPM : production des pixels, qualification de l’EMEC LAL : qualification de l’électronique LAPP : software pour le run combiné 2004 LPC : qualification de l’électronique LPSC : software pour le run combine 2004 CEA-Saclay : installation et qualification des detecteurs

26 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio26 4. Qualification du détecteur  Prise de données avec des cosmiques : fin 2006(~40jours) + 01-04?/2007  Un seul faisceau dans le LHC (04?/2007): interaction faisceau-gaz, muons du halo du faisceau  Premières collisions (75 ns) : préparation, alignement et timing du détecteur, ajustement des niveaux de déclenchement, … Premières études quantitatives (taux d’événements, …) au workshop de physique d’Athènes en mai 2003.

27 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio27 Muons ”cosmiques” 30  E  50 GeV P. Nevski Taux attendus: low-p T RPC : < 150 Hz high-p T RPC : < 10 Hz 4. Tests avec des cosmiques

28 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio28 4. Physique en 2007 Hypothèse : L(pic) = 2 x 10 33 cm -2 s -1, 10 fb -1 dans 1 er run Processus Events/s Events / 10 fb -1 Stat totale avant2007 W  e 30 10 8 10 4 LEP / 10 7 Tevatron Z  ee 3 10 7 10 7 LEP 2 10 7 10 4 Tevatron 10 6 ? 10 12 – 10 13 ? 10 9 Belle/BaBar ? H m=130 GeV 0.04 10 5 ? m= 1 TeV 0.002 10 4 --- Très grande statistique des processus SM, MAIS aussi tests de nouveaux scénarios de physiques (SUSY, dimensions supplementaires….) + physique diffractive, ions lourds

29 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio29 4. Physique en 2007 Higgs standard H  4 H  ll, l jj m H = 115 GeV S/  B ~4 repose sur 3 modes différents (H ,ttH  ttbb, qqH  qq  ) et performances de détecteur (EM, b identification, jet à l’avant) m H = 130 GeV S/  B ~6 repose sur 4 modes différents (H ,qqH  qq  H  4, qqH  qqWW) H  4 : S=5 pour B<1 lepton bas pt E+p (calo et détecteur interne) Tevatron : 5  pour m H < 120 GeV avec 15 fb -1 par expérience. Date ? 1 TeV > m H > 130 GeV S/  B > 6 avec des canaux simples comme H  4

30 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio30 4. Physique en 2007 Higgs MSSM : contours 5  Gluinos/squarks : m=1 TeV, 200 evt/jour  1.5 TeV ( 1jour)  2 TeV ( 10jours)  2.3 TeV ( 100jours) Tevatron R-parite conservee

31 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio31 5. Conclusion ATLAS a couvert une large fraction de la construction (certains détecteurs sont termines) et commence à aborder la phase d’integration. La majorité des détecteurs suivent un planning permettant un démarrage en 2007 avec un détecteur ATLAS compétitif ATLAS a des besoins : fin de la construction, tests en faisceaux, software, préparation à la physique, … ATLAS demarrera vite : LHC offre un vaste programme de physique des la premiere annee. La contribution française a été importante et doit le rester aussi dans la phase de prise/analyse de données

32 Lyon 24/04/03ATLAS / P. Pralavorio32 LAPP-Annecy LPC-clermont CPPM-Marseille LAL-Orsay LPNHE-Paris CEA-Saclay ISN-Grenoble ATLAS – France : Signataires