scholarly journals Upgrade of the CMS resistive plate chambers for the high luminosity LHC

2022 ◽  
Vol 17 (01) ◽  
pp. C01011
Author(s):  
A. Samalan ◽  
M. Tytgat ◽  
G.A. Alves ◽  
F. Marujo ◽  
F. Torres Da Silva De Araujo ◽  
...  
Keyword(s):  
Large Hadron Collider ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
Present System ◽  
High Luminosity ◽  
Readout System ◽  
Experimental Conditions ◽  
Cms Experiment ◽  
Front End ◽  
Resistive Plate Chambers

Abstract During the upcoming High Luminosity phase of the Large Hadron Collider (HL-LHC), the integrated luminosity of the accelerator will increase to 3000 fb−1. The expected experimental conditions in that period in terms of background rates, event pileup, and the probable aging of the current detectors present a challenge for all the existing experiments at the LHC, including the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment. To ensure a highly performing muon system for this period, several upgrades of the Resistive Plate Chamber (RPC) system of the CMS are currently being implemented. These include the replacement of the readout system for the present system, and the installation of two new RPC stations with improved chamber and front-end electronics designs. The current overall status of this CMS RPC upgrade project is presented.

scholarly journals An innovative beam halo monitor system for the cms experiment at the lhc

2016 ◽  
Author(s):  
Στυλιανή Ορφανέλλη
Keyword(s):  
Large Hadron Collider ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
Monitor System ◽  
High Luminosity ◽  
Cms Experiment ◽  
Beam Halo

Το πείραμα Συμπαγές Σωληνοειδές Μιονίων (Compact Muon Solenoid, CMS) είναι ένα πείραμα πολλαπλού σκοπού που βρίσκεται στο Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (Large Hadron Collider , LHC) και έχει ως αποστολή την αναζήτηση νέας φυσικής και την πραγματοποίση μετρήσεων υψηλής ακρίβειας των ήδη γνωστών μηχανισμών με βάση δεδομένα που παράγονται από συγκρούσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Για τη διασφάλιση της λήψης υψηλής ποιότητας δεδομένων φυσικής είναι απαραίτητο να παρακολουθείται και να διασφαλίζεται η ποιότητα των συγκρουόμενων δεσμών σωματιδίων. Αυτή η διατριβή παρουσιάζει την έρευνα και το σχεδιασμό, την εγκατάσταση και τα πρώτα αποτελέσματα ενός νέου Συστήματος Ανίχνευσης Στεφάνης Δέσμης (Beam Halo Monitor, BHM) που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε για το πείραμα CMS. Το BHM παρέχει μία απευθείας μέτρηση, χωριστά για κάθε δέσμη, των σωματιδίων υποβάθρου που δημιουργούνται από τις αλληλεπιδράσεις των πρωτονίων της δέσμης είτε με εναπομένοντα μόρια αερίου στο θάλαμο κενού ή με υλικό των κατευθυντήρων που βρίσκονται στα ανάντη του CMS. Το σύστημα αποτελείται από δύο συστοιχίες είκοσι ανιχνευτών και διανεμημένων αζιμουθιακά γύρω από την πρόσθια θωράκιση του πειράματος. Κάθε ανιχνευτής αποτελείται από έναν κυλινδρικό ακτινοβολητή Cherenkov από χαλαζία, από το ένα άκρο είναι οπτικά συζευγμένος με ένα φωτοπολλαπλασιαστή με γρήγορη απόκριση και ευαίσθητο στην υπεριώδη ακτιβοβολία και στο αντίθετο είναι βαμμένος μαύρος. Η καινοτομία του συστήματος είναι η ευαισθησία στην κατεύθυνση των σωματιδίων που ανιχνεύει, η οποία, σε συνδυασμό με τη γρήγορη χρονική απόκριση μερικών νανοδευτερολέπτων, επιτρέπει τη μέτρηση της ροής των σωματιδίων υποβάθρου που παράγονται στα ανάντη του CMS και την καταστολή του σήματος από προϊόντα σύγκρουσης.Η εκτίμηση των ροών των σωματιδίων υποβάθρου και των προϊόντων σύγκρουσης και του περιβάλλοντος ακτινοβολίας στη θέση του ανιχνευτή και η βελτιστοποίηση του σχεδιασμού του βασίστηκαν σε Μόντε Κάρλο προσομοιώσεις. Η απόδοση των πρωτοτύπων ανιχνευτικών μονάδων πιστοποιήθηκε πειραματικά με δεδομένα δοκιμαστικής δέσμης. Το σύστημα σχεδιάστηκε για να αντέχει την έκθεση σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας και να είναι λειτουργικό μέχρι το τέλος ζωής του LHC, συμπεριλαμβανομένης της High Luminosity εποχής. Μια μαγνητική θωράκιση έχει σχεδιαστεί για την προστασία των φωτοανιχνευτών από το μαγνητικό πεδίο που είναι παρόν στη θέση του συστήματος. Τα ηλεκτρονικά ανάγνωσης έχουν βασιστεί στα ηλεκτρονικά αναβάθμισης της Φάσης 1 του αδρονικού θερμιδόμετρου του CMS και καταγράφουν από το σήμα κάθε ανιχνευτικής μονάδας την ώρα άφιξης και το φορτίο ολοκληρωμένο για 25 ns. Έπειτα, παραδίδουν ιστογράμματα πληρότητας για όλες τις ομάδες πρωτονίων της δέσμης στο λογισμικό το οποίο κανονικοποιεί τα αποτελέσματα και δημοσιεύει ένα ιστόγραμμα υποβάθρου για όλες τις ομάδες πρωτονίων και έναν κανονικοποιημένο αριθμό υποβάθρου για κάθε δέσμη στο LHC και το CMS κάθε 23 s (2^18 LHC τροχιές).Το BHM σύστημα εγκαταστάθηκε κατά τη διάρκεια του Long Shutdown 1 του LHC και η απόδοσή του πιστοποιήθηκε με τις πρώτες δέσμες του Run 2 το 2015 και έκτοτε παρέχει στους ειδικούς του LHC και του CMS χρήσιμες πληροφορίες σχετικά με την ποιότητα της δέσμης και τις ρυθμίσεις του επιταχυντή.

scholarly journals Characterization of semiconductor detectors and test beams with high-rate telescopes for the Tracker upgrade of the CMS experiment

2020 ◽  
Author(s):  
Πάτρικ Ασένοβ
Keyword(s):  
Large Hadron Collider ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
High Rate ◽  
Semiconductor Detectors ◽  
High Luminosity ◽  
Cms Experiment

Για να αποκαλύψουν τα μυστήρια του σύμπαντος, οι φυσικοί υψηλών ενεργειών θα πρέπει να ενισχύσουν την ικανότητα για ανακαλύψεις του ισχυρότερου επιταχυντή συγκρούσεων σωματιδίων στον κόσμο. Ο Μεγάλος Αδρονικός Επιταχυντής Υψηλής Φωτεινότητας (High Luminosity Large Hadron Collider, HL-LHC) αποτελεί μια τρέχουσα αναβάθμιση του Μεγάλου Αδρονικού Επιταχυντή (Large Hadron Collider, LHC) η οποία στοχεύει στην αύξηση της φωτεινότητας του επιταχυντή κατά έναν παράγοντα 10, παρέχοντας καλύτερη δυνατότητα για παρατηρήσεις σπάνιων φαινομένων και για βελτιώσεις στατιστικά οριακών μετρήσεων. Προκειμένου να αντιμετωπίσει τις προκλήσεις της πρωτοφανούς φωτεινότητας πρωτονίων-πρωτονίων, η Συνεργασία Συμπαγές Μιονικό Σωληνοειδές (Compact Muon Solenoid, CMS) θα πρέπει να αντεπεξέλθει στη γήρανση του παρόντος ανιχνευτή και να προωθήσει τις μεθόδους που χρησιμοποιούνται για την απομόνωση και την ακριβή μέτρηση των προϊόντων των πιο σημαντικών συγκρούσεων. Για να προσδιοριστούν οι συνθήκες των πιο σημαντικών συμβάντων, είναι κρίσιμο να υπολογιστεί η ορμή των σωματιδίων παρακολουθώντας τις τροχιές τους δια μέσου του μαγνητικού πεδίου του ανιχνευτή. Όσο πιο καμπυλωτή η διαδρομή ενός σωματιδίου, τόσο λιγότερη ορμή είχε αρχικά. Οι διαδρομές φορτισμένων σωματιδίων καταγράφονται στο εσώτερο μέρος του ανιχνευτή CMS, του Τροχιοδεικτικού ανιχνευτή (Tracker), βρίσκοντας τις θέσεις των σωματιδίων σε διάφορα σημεία-κλειδιά. Ο Τροχιοδεικτικός ανιχνευτής είναι ικανός να ανακατασκευάσει τα μονοπάτια υψηλής ενέργειας μιονίων, ηλεκτρονίων και αδρονίων, καθώς και να καταχωρήσει τροχιές που προέρχονται από τη διάσπαση των βραχύβιων b κουαρκ που θα χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των διαφορών μεταξύ ύλης και αντιύλης. Η ακρίβεια της θέσης στον Τροχιοδεικτικό ανιχνευτή χρειάζεται να είναι της τάξης των 10 μικρομέτρων, ενώ το υλικό του να αντέχει σε δριμεία ακτινοβολία. Ο αναβαθμισμένος Τροχιοδεικτικός ανιχνευτής για την εποχή του HL-LHC θα κατασκευαστεί εξ ολοκλήρου από αισθητήρες πυριτίου, θα έχει βελτιωμένες δυνατότητες σκανδαλισμού και θα αποτελείται από δύο υπο-ανιχνευτές: έναν ανιχνευτή κορυφής κυψελίδων που θα καταλαμβάνει την εσωτερική περιοχή και έναν Εξωτερικό Τροχιοδεικτικό ανιχνευτή (Outer Tracker, OT) που θα αποτελείται από δομικές μονάδες μικρολωρίδων. Τα δισκίδια όλων των πρότυπων αισθητήρων μικρολωρίδων πυριτίου τύπου p που μελετήθηκαν στο πλαίσιο της Αναβάθμισης Φάσης-2 του Τροχιοδεικτικού ανιχνευτή του CMS περιείχαν μισοφέγγαρα (half-moons) με δομές δοκιμών. Ήταν απαραίτητο να εκτελεστούν ηλεκτρικός χαρακτηρισμός και δοκιμές ακτινοβόλησης στις δομές δοκιμής αποκομμένες από αυτά τα δισκίδια, προκειμένου να προσδιοριστούν η ποιότητα του υλικού και η συμπεριφορά των εξαρτημάτων που εμπεριέχονται στις δομές δοκιμής. Τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών αναλύονται στο παρόν έργο. Από την άλλη πλευρά, κατά τη διάρκεια της περιόδου έρευνας και ανάπτυξης οι δοκιμές υπό δέσμη είναι ένας ισχυρός τρόπος για να εξεταστεί η συμπεριφορά των αισθητήρων πυριτίου σε ρεαλιστικές συνθήκες. Τα τηλεσκόπια που χρησιμοποιούνταν στο παρελθόν διέθεταν ηλεκτρονικά ανάγνωσης αργά για τις ανάγκες του αναβαθμισμένου πειράματος CMS. Νέα τηλεσκόπια κυψελίδων σχεδιάστηκαν, κατασκευάστηκαν και τέθηκαν σε λειτουργία για δοκιμές με δέσμες υπό τον ονομαστικό ρυθμό του LHC με πρότυπες δομικές μονάδες για την Αναβάθμιση Φάσης-2 του Τροχιοδεικτικού ανιχνευτή του CMS. Οι πτυχές σχεδιασμού και λειτουργίας δύο τέτοιων τηλεσκοπίων υψηλού ρυθμού, καθώς και τα αποτελέσματα των πρώτων δοκιμών με δέσμες μαζί τους, περιγράφονται επίσης σε αυτή τη διατριβή.

Resistive-plate-chamber background particles simulation studies for the endcap region of a compact muon solenoid/large hadron collider using the geometry and tracking code

2005 ◽  
Vol 83 (8) ◽  
pp. 855-862
Author(s):  
J T Rhee ◽  
M Jamil
Keyword(s):  
Monte Carlo Simulation ◽  
Large Hadron Collider ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
Energy Spectra ◽  
Simulation Studies ◽  
Work Station ◽  
Resistive Plate Chamber ◽  
Simulation Based ◽  
Resistive Plate Chambers

We present a method to simulate the double-gap resistive plate chambers (RPC) background particles for the endcap region of a compact muon solenoid/large hadron collider using the geometry and tracking (GEANT) code. We demonstrate that the resistive plate chamber can be described using a realistic Monte Carlo simulation based on the GEANT code and analyzed with physics analysis work station (PAW) interfaces. Sensitivity calculations were performed for γ, e–, e+, and such particles in the range 0.1–100 MeV for their respective spectra. To evaluate the response of the detector in the large hadron collider (LHC) background environment, the γ, e–, and e+ energy spectra expected in the compact muon solenoid (CMS) muon endcap region were taken into account whereas the RPC sensitivity was evaluated as a function of the detector size.PACS Nos.: 7.77.Ka, 7.85.Fv

scholarly journals Overview of the CMS Detector Performance at LHC Run 2

Universe ◽  
2019 ◽  
Vol 5 (1) ◽  
pp. 18
Author(s):  
Martina Ressegotti ◽  
Keyword(s):  
Higgs Boson ◽  
Large Hadron Collider ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
Detector Performance ◽  
Cms Experiment ◽  
Open Questions ◽  
The Standard Model ◽  
Global Performance ◽  
Cms Detector

The Compact Muon Solenoid (CMS) detector is one of the two multipurpose experiments at the Large Hadron Collider (LHC). It has successfully collected data during Run 1 (2010–2013) and achieved important physics results, like the discovery of the Higgs boson announced in 2012. Willing to unravel further open questions not yet explained by the standard model, intense activities have been performed to further improve the detector and the trigger before the LHC restart in 2016 (Run 2), in parallel with the upgrade of the LHC. The achieved global performance of the CMS experiment and of several subdetectors will be presented.

scholarly journals Effect of crab cavity high order modes on the coupled-bunch stability of High-Luminosity Large Hadron Collider

2019 ◽  
Vol 22 (5) ◽  
Author(s):  
S. A. Antipov ◽  
N. Biancacci ◽  
J. Komppula ◽  
E. Métral ◽  
B. Salvant ◽  
...  
Keyword(s):  
Large Hadron Collider ◽  
Hadron Collider ◽  
High Order ◽  
High Luminosity

scholarly journals The CMS monitoring infrastructure and applications

2021 ◽  
Vol 5 (1) ◽  
Author(s):  
Christian Ariza-Porras ◽  
Valentin Kuznetsov ◽  
Federica Legger
Keyword(s):  
Distributed Computing ◽  
Compact Muon Solenoid ◽  
Hadron Collider ◽  
Efficient Operation ◽  
Workload Management ◽  
Future Developments ◽  
Cms Experiment ◽  
Data Transfers ◽  
Monitoring Architecture ◽  
Globally Distributed

AbstractThe globally distributed computing infrastructure required to cope with the multi-petabyte datasets produced by the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN comprises several subsystems, such as workload management, data management, data transfers, and submission of users’ and centrally managed production requests. To guarantee the efficient operation of the whole infrastructure, CMS monitors all subsystems according to their performance and status. Moreover, we track key metrics to evaluate and study the system performance over time. The CMS monitoring architecture allows both real-time and historical monitoring of a variety of data sources. It relies on scalable and open source solutions tailored to satisfy the experiment’s monitoring needs. We present the monitoring data flow and software architecture for the CMS distributed computing applications. We discuss the challenges, components, current achievements, and future developments of the CMS monitoring infrastructure.

The LHCb vertex locator upgrade — the detector calibration overview

2022 ◽  
Vol 17 (01) ◽  
pp. C01046
Author(s):  
P. Kopciewicz ◽  
S. Maccolini ◽  
T. Szumlak
Keyword(s):  
Large Hadron Collider ◽  
Cp Violation ◽  
Hadron Collider ◽  
Data Rate ◽  
Readout System ◽  
Output Data ◽  
Detector Calibration ◽  
Lhcb Experiment ◽  
Tracking Detector ◽  
Tracking Technology

Abstract The Vertex Locator (VELO) is a silicon tracking detector in the spectrometer of the Large Hadron Collider beauty (LHCb) experiment. LHCb explores and investigates CP violation phenomena in b- and c- hadron decays and is one of the experiments operating on the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. After run 1 and run 2 of LHC data taking (2011–2018), the LHCb detectors are being modernized within the LHCb upgrade I program. The upgrade aims to adjust the spectrometer to readout at full LHC 40 MHz frequency, which requires radical changes to the technologies currently used in LHCb. The hardware trigger is removed, and some of the detectors replaced. The VELO changes its tracking technology and silicon strips are replaced by 55 μm pitch silicon pixels. The readout chip for the VELO upgrade is the VeloPix ASIC. The number of readout channels increases to over 40 million, and the hottest ASIC is expected to produce the output data rate of 15 Gbit/s. New conditions challenge the software and the hardware side of the readout system and put special attention on the detector monitoring. This paper presents the upgraded VELO design and outlines the software aspects of the detector calibration in the upgrade I. An overview of the challenges foreseen for the upgrade II is given.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document