Criação de um framework para avaliação de desempenho do sistema de digitalização do calorímetro LAr no experimento ATLAS-LHC - Sistemas digitais para seleção de eventos em Física de Altas Energias

• Processo: 23/00251-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física das Partículas Elementares e Campos
• Pesquisador responsável: Marco Aurelio Lisboa Leite
• Beneficiário: Rodrigo Estevam de Paula
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/04867-2 - Física e instrumentação de altas energias com o LHC-CERN, AP.ESP
• Assunto(s): Atlas Calorimetria
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Atlas | calorimetria | Digitalizadores | Trigger | Instrumentação em Física de Altas Energias

Resumo

Este trabalho envolve o desenvolvimento de um sistema de controle e monitoramento da resposta ecalibração dos conversores analógico-digitais empregados no recém instalado sistema digital deseleção de eventos (trigger) do calorímetro eletromagnético de Argônio Líquido (LAr) do experimento ATLAS, no LHC-CERN. Em experimentos em colisores de altas energias, os sistemas de trigger são responsáveis pela rápidaseleção dos eventos a partir da informação agrupada em grandes regiões do detector, geralmente implementada diretamente em hardware dedicado para permitir alta velocidade e baixa latência. Como parte do programa de atualização do experimento ATLAS para o período de tomada de dados que se iniciou em 2022 (RUN-3), o LAr recebeu uma nova eletrônica de trigger (chamada de Liquid Argon Digital Trigger Board, ou LTDB), capaz de mapear em detalhes a energia depositada no calorímetro eletromagnético pelas partículas produzidas na colisão entre prótons no LHC. Com uma granularidade espacial dez vezes maior que a do sistema original, este novo sistema realiza adigitalização de 34048 células a cada 25 nanosegundos, correspondendo a centenas de TB/s dedados a serem processados. Conversores analógico-digitais (ADCs) de quatro canais e 12 bitsforam desenvolvidos especificamente pelo ATLAS para instrumentar o LTDB. Cada módulo LTDB contém 80 ADCs, e um total 128 LTDBs instrumentam todo o calorímetro eletromagnético do ATLAS. Cada um dos mais de 8 mil ADCs pode ser individualmente calibrado para cobrir as diferentes características de cada região do LAr. Para assegurar o acionamento do trigger nos limiaresprogramados, a linearidade da resposta dos ADCs, o ruído eletrônico e a distorção devido àsaturação devem ser cuidadosamente estudados e um procedimento de calibração e monitoramentoautomático implementado na cadeia de monitoramento do experimento ATLAS.