LHC a ATLAS bilance prvního roku
Jiří Dolejší 1. 12. 2010
Praha, 1. 1. 2010
Dipole 7 TeV • 8.33 T • 11850 A • 7M J
19. září 2008, 11:18 3
Inter-connection
Vac. chamber Dipole busbar
4
Busbar interconnection Interconnection resistance ~ 0.35 n
5
Přestávka
6
Muon system
ATLAS Preliminary
Cosmic muon map reconstructed by offline RPC standalone muon monitoring projected on surface (y=81m). 7
Restart na sklonku roku 2009, video
8
Restart na sklonku roku 2009
9
Dramatický moment ve vývoji – 30. 3. 2010
10
Dramatický moment ve vývoji – 30. 3. 2010
http://www.ct24.cz/veda-a-technika/85406opakovany-pokus-s-malym-velkymtreskem-se-podaril/ 11
Slibný provoz v roce 2010 (video)
12
Slibný provoz v roce 2010 (video)
13
Di-muon resonances
Full data sample
Simple analysis: LVL1 muon trigger with pT ~ 6 GeV threshold 2 opposite-sign muons reconstructed by combining tracker and muon spectrometer both muons with |z|<1 cm from primary vertex
Looser selection: includes also muons made of Inner Detector tracks + Muon Spectrometer segments Distances between resonances fixed to PDG values; Y(2S), Y(3S) resolutions fixed to Y(1S) resolution
14
„Take-off“ Delivered and recorded integrated luminosity grows exponentially
and ATLAS works well
15
The Inner detector consists of three pixel layers, four double-layer strip layers (SCT), giving together 11 space points, and transition radiation tracker (TRT) in 2 T magnetic field. TRT 350 000 channels 97,1% operational
Momentum resolution: /pT ~ 3.4x10-4 pT (GeV) 0.015
SCT 6,3 mil. channels, 99,2% operational Occupancy @ HI 10% at worse
Pixels 80 mil. channels, 97,3% operational Occupancy @ HI 16 less than 1%
Illustration of tracking and vertexing performance, vertex resolution better than ~200 μm 5 cm
17
Current results from tracking (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010) Data: First 190 b-1 of data recorded by the ATLAS experiment at 7 TeV: 10,066,072 events passed event selection, containing a total of 209,809,430 selected tracks. 0.9 TeV data sample (7 b-1 ) contains 357,523 events with 4,532,663 selected tracks.
Event selection requirements:
A good track should satisfy:
pT > 100 MeV, a hit in the first layer of the Pixel detector (layer-0) if one is expected, a minimum of one Pixel hit in any of the 3 layers, at least two (pT > 100 MeV), four (pT > 200 MeV) or six (pT > 300 MeV) SemiConductor Tracker (SCT) hits, transverse and longitudinal impact parameters calculated with respect to the event primary vertex |d0 | < 1.5 mm and | z0. sin | < 1.5 mm, respectively, 2 probability > 0,01 for reconstructed tracks with pT > 10 GeV, to remove mis-measured tracks
to have all Inner Detector subsystems at nominal conditions, stable beam and defined beam spot values, to have passed the Level 1 Minimum Bias Trigger Scintillator single-arm trigger, to have a reconstructed primary vertex, to not have a second reconstructed primary vertex with four or more tracks in the same bunch crossing (to remove pile-up), to have at least two good tracks in the event.
18
Illustration of vertexing performance
Vertex reconstruction efficiency as a function of nselBS. The coloured error bands show the total uncertainty, the black vertical lines the statistical uncertainty. Data: A zoomed-in view of the Y vs. X distribution of secondary reconstructed vertices due to hadronic interactions in minimum-bias events (after K0S, , and vetoes, and Z < 300 mm cut). 1 mm bins in X and Y. 19
Illustration of tracking performance (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010)
All uncertainties are quoted relative to the track reconstruction effciency. 20
Charged-particles multiplicities (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010)
Charged-particle multiplicities for events with nch 2 within the kinematic range pT 100 MeV and | | < 2.5 at s = 0.9 TeV and at s = 7 TeV 21
Charged-particles multiplicities (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010)
Charged-particle multiplicities for events with nch 2 within the kinematic range pT 100 MeV and | | < 2.5 at s = 0.9 TeV. 22
Charged-particles multiplicities (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010)
Charged-particle multiplicities for events with nch 2 within the kinematic range pT 100 MeV and | | < 2.5 at s = 0.9 TeV. 23
Charged-particles multiplicities (ATLAS-CONF-2010-046, 20 July 2010)
ATLAS Preliminary
Charged-particle multiplicities for events with nch 2 within the kinematic range pT 100 MeV and | | < 2.5 at s = 0.9 TeV.
The average charged particle multiplicity per unit of rapidity for = 0 as a function of the centre of mass energy. 24
https://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/Atlas/AtlasResults
25
A jump from pp to PbPb … LHC
PP
PbPb
Max. energy
7+7 TeV
2.76+2.76 TeV
Pile-up
23
0
200
1000-6000?
40 MHz
8 kHz
dN/d Rate
… at nominal conditions
? RHIC LHC 0.1 TeV/A 2.76 TeV/A 197Au 207Pb 26
RHIC, první 100+100 GeV Au+Au na STAR
http://op-webtools.web.cern.ch/op-webtools/vistar/vistars.php?usr=LHC1
29
jádro
jádro
proton proton
proton proton
více protonů
více protonů
Srážky těžkých iontů Současnost Di-muon invariant mass spectrum
Di-muon invariant mass spectrum for data, from fully combined opposite sign muons in L1_MU6 triggered events. The muon trigger applies a pT threshold at ~6GeV, while the two inner detector-muon spectrometer combined tracks have a pT threshold of 4 and 2.5 GeV respectively. The plot shown corresponds to an integrated luminosity of about 3.0 pb−1.
Srážky těžkých iontů Blízká(?) budoucnost – produkce těžších sourozenců J/ψ – kvarkonií , studie ATLAS.
ATLAS Preliminary Mass Resolution 120 MeV, sufficient the separate states
Di-muon invariant mass distribution as expected for one month of data, taking into account acceptance and efficiency, for decay muons in the barrel region only (| | < 1). 19 000 in one month running at nominal luminosity (0.5 nb-1)
Background muons from open charm and beauty decays, from hadron in-flight decays before absorption in the calorimeter and from punchthrough hadrons which can be reconstructed as muons. Error bars show statistical errors only. 35
proton proton
Srážky těžkých iontů Ilustrace dalších vrcholně zajímavých proměnných – jety a jejich vlastnosti – dlouhou dobu předpovědi zhášení (quenching) nebo jiné modifikace jetů horkým a hustým médiem, – výsledky experimentů na RHIC: očekávané/předpovídané
Srážky těžkých iontů Ilustrace dalších vrcholně zajímavých proměnných – jety a jejich vlastnosti – výsledky experimentů na urychlovači RHIC:
neočekávané a dosud nevysvětlené:
„ridge“
= - ln tan( /2),
úhel od osy svazku
Srážky těžkých iontů Šíření rychlých partonů v médiu
Prvotní srážka partonů
Parametry: Střední volná dráha l, opacita =L / transportní koeficient –přenos kvadrátu hybnosti na jednotkovou délku q
Fragmentace na finální částice
Délka dráhy partonu v médiu L Různé modely (Baier, Dokschitzer, Mueller, Peigné, Schiff – Armesto, Salgado, Wiedemann – Gyulassy, Lévai, Vitev – HT: Luo, Qiu, Sterman – Arnold, Moore, Yaffe) , používající poruchovou QCD, liší se rolí ztrát ve srážkách s partony média a ztrát vyvolaných gluonovým „brzdným zářením“.
http://op-webtools.web.cern.ch/op-webtools/vistar/vistars.php?usr=LHC1
43
Skok v energii, …
…krok do neznáma
Na urychlovači RHIC se srážejí vstřícné svazky jader zlata (79Au197) s energiemi 100 GeV + 100 GeV (ale také protony 250 GeV + 250 GeV)
Na urychlovači LHC se srážejí vstřícné svazky protonů, plánovaná energie je 7 000 GeV + 7 000 GeV, plánují se svazky jader olova (82Pb207) s energiemi 2 770 GeV + 2 770 GeV
3,8 km
27 km
LHC je „náš“ urychlovač, neboť ČR je členskou zemí CERN a přispívá zhruba 1% do jeho rozpočtu. Čeští fyzikové se účastní několika experimentů na LHC:
ATLAS ALICE
CMS LHCb
+ TOTEM + LHCf
Proč na LHC? ATLAS
Zvláště pro senzacechtivá média: ATLAS = 2900 fyziků z 37 zemí a 172 univerzit a ústavů, 45m 25 m velký, 7 000 tun vážící, připravený změřit miliardu pp srážek/s , vybrat si z nich cca 200 zajímavých/s a zaznamenat je pro analýzu.
Proč se tím zabývat na MFF? – Fyzika srážek těžkých iontů je jedno z integrujících témat na ÚČJF (experiment + teorie, jádro + částice). – Některé otázky jsou přístupné pro bakaláře, magisterští studenti se přirozeně začleňují do mezinárodní vědecké komunity (Balek–Kosek–Rybář–Spousta) – Fyzika těžkých iontů je pokročilá, ale krásně nehotová s perspektivou nových experimentálních dat a tím stimulace teorie. – Fyzika je tu stále dobrodružství poznání.
47
Proč se tím zabývat na MFF?
48
Proč se tím zabývat?
49
