LHCb e LHCb Genova Preventivi 2016 Alessandro Petrolini

LHCb e LHCb @ Genova Preventivi 2016 Alessandro Petrolini per il gruppo LHCb@Genova

LHCb Obiettivi scientifici Ricerca indiretta di nuova Fisica nei decadimenti dei flavours pesanti, misure di precisione del MS/BSM e violazione di CP. Spettrometro in avanti ottimizzato per lo studio dei quarks pesanti, operante a bassa e fissa luminosità (≈4∙ 1032 cm 2 s 1) in Apparato contemporanea con ATLAS/CMS La collaborazione LHCb è costituita da 1111 ricercatori, Collaborazione provenienti da 69 diversi istituti, università e laboratori di ricerca di 17 diversi stati (dati a gennaio 2015). Sezioni INFN Bologna, Cagliari, Ferrara, Firenze, Genova, Lab. Naz. di e Frascati, Milano Bicocca, Padova, Pisa, Roma I, Roma Università II, Bari, CNAF e Università associate. Run 2, fino al 2019. Upgrade dell’esperimento durante LS 2. Timeline Run 3, … LS 3: maintenance and consolidation. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 2

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Alcuni processi importanti ad LHCb Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 4

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Stato della collaborazione LHCb-Italia q Collaborazione sostanzialmente stabile, con un leggero incremento, anche nel numero di dottorandi. 2014 2015 2016 Ricercatori Tecnologi 95 21 101 22 105 19 FTE: ricercatori FTE: tecnologi 79 6 78 8 83 7 Autori 89 97 95 Post-doc 21 20 18 dottorandi 9 13 20 MOF-A paganti 75 83 73 stima q FTE/persone: 0. 72, nel 2016. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 6

Stato della collaborazione LHCb-Italia q 2014: Ø 2014: % pubblicazioni con autori italiani: 18. 2% Ø Totale autori LHCb: 701. Ø Autori firmatari italiani: 97 (13. 8%). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 7

Responsabilità di LHCb@Genova nella costruzione del RICH di LHCb q Progetto e realizzazione di meccanica housing dei rivelatori di RICH 2, riutilizzata dagli inglesi in RICH 1, con interventi dei nostri tecnici meccanici. q Sviluppo dell’interfaccia tra bus PCI e schede di acquisizione L 1 (Tell 1). q Sviluppo, realizzazione e manutenzione del sistema alta tensione (20 k. V) per l'alimentazione dei rivelatori HPD: Ø hardware; Ø sviluppo di tutto il software di controllo. q Coordinamento e sviluppo del sistema di controllo ECS: =(DCS+DAQ): Ø coordinamento DCS; Ø coordinamento ECS; Ø sviluppo di vari componenti ECS (HV software, interfaccia DSS, interfaccia Configuration e Condition DB, controllo infrastruttura, allarmi, …); q Sviluppo e realizzazione del sistema di monitoraggio campo magnetico in RICH 2. q Partecipazione al commissioning di RICH e run di LHCb. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 8

RICH 2 structure and HPD housing Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 9

Architettura schede di acquisizione di LHCb I/O • Configurazione • Monitoraggio • Diagnostica • Debugging • . . . WS FPGAs Regs Credit Card PC Glue Card Ethernet LUTs DSPs Etc. . . I 2 C (semplice) Bus Parallelo PCI Bus JTAG GLUECARD Flavio Fontanelli ADCs TDCs Luglio 2015 I/O Connettori alimentazione

Glue-Card q Scheda di interfaccia sviluppata e costruita a Genova: interfaccia tra credit card PC e vari buses. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 11

VHV system per gli HPD q The need for a custom VHV system arose from the fact that no commercial power supply satisfied our needs: Ø 20 KV output; Ø Ethernet network interface compatible with CERN standard; Ø Completely floating w. r. t. crate ground; Ø Reliable and modern with easy maintenance. q The system is composed by 3 items: Ø Commercial HV unit: ISEG CPn 200 504 24 10; one/column; Ø Motherboard with local intelligence; one/detector; Ø Control Board with optical isolation; one/column. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 12

VHV system per gli HPD q Completamente sviluppato e costruito a Genova: 36 canali, 20 k. V, 500 A. q I/O con disaccoppiamento ottico. q Programmabile. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 13

Motherboard VHV system per gli HPD RICH HV system on test Control Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 14

RICH performance paper 06 07 2015 15

Analisi LHCb@Genova Decadimenti di mesoni B in 3 e/o 4 corpi con barioni nello stato finale q Per lo studio di diversi aspetti del Modello Standard e di possibile fisica oltre il Modello Standard Ø Misure di asimmetria CP Ø Ricerca di stati esotici Ø Misura di branching fractions di decadimenti barionici Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 16

Analisi LHCb@Genova Ricerca di stati esotici q Studio di decadimenti B+ → pp¯K+ a tre corpi senza charm q Ricerca di nuovi stati di charmonio: lo stato finale pp¯ ha il vantaggio di essere prodotto attraverso una qualunque risonanza intermedia cc¯ Analisi in review nella collaborazione, paper da sottomottere per le conferenze estive q Ricerca di stati esotici composti da quattro quarks simili allo stato Z−(4430) nello spettro di massa invariante ηcπ− usando i decadimenti a quattro corpi B 0 → ηc(→ pp¯)K+π− q Analisi usando la tecnica di Dalitz on going, paper atteso per le conferenze invernali 2016 Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 17

Analisi LHCb@Genova Misura fase CP-violating φs in decadimenti di mesoni Bs con ηc nello stato finale q La fase φs `e attesa essere molto piccola nel MS ed `e quindi sensibile a contributi di nuova fisica q Misura di questa fase nei decadimenti Bs → ηc(→ pp¯)φ e q Bs → ηc(→ pp¯)π+π− simili a quelli gi`a studiati con J/ψ nello stato finale q Vista la statistica limitata `e stata effettuata una misura di branching fractions con i dati di Run I (pronta per entrare nel processo di review, paper atteso per le conferenze autunnali) q Prevista una misura di φs con i dati del Run II q Nuova analisi: studio della violazione di CP usando le osservabili T odd q Sistematiche piccole: osservabili non sensibili ad asimmetrie di produzione e ricostruzione Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 18

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L’upgrade di LHCb per Run 3 q Occorre superare la limitazione ad 1 MHz del level 0 trigger. q Varie parti del rivelatore richiedono modifiche, RICH incluso, per operare a 40 MHz. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 21

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CERN-LHCC-2012 -007: upgrade (50 fb-1). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 23

LHCb upgrade – iter del progetto q 26/09/2012: LHCC approva l’upgrade (CERN/LHCC 2012 017 rev, LHCC 111). q 28/11/2012: CERN Research Board approva l’upgrade (CERN ‐DG- ‐Research Board- ‐ 2012 - ‐ 433 Minutes- ‐ 202, 21 December 2012). q European Strategy Group report: LHCb appearing as “ … exploitation of the full LHC potential, including the HL ‐LHC upgrade … for further exciting opportunities for the study of flavor physics … ” q RRB Ottobre 2012: sottomesso alle FA il FTDR ed una proposta di Mo. U per i Common Items. q RRB Aprile 2013: presentazione prima money matrix con indicazioni dalle FA e primo feedback sull’Mo. U Common Items. q RRB Aprile 2014: consolidamento money matrix e presentazione Mo. U common fund. q Autunno 2014: approvazione TDR rivelatori e online. q RRB Ottobre 2014: presentazione Mo. U sottosistemi. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 24

LHCb upgrade – il progetto in Italia q 28/05/2012: prima presentazione in CSN 1. q 03/06/2013: via libera della CSN 1 alla sottomissione al CTS. q Approvazione CD INFN: 29 Gennaio 2014, su proposta CTS. The only warning is that other major Funding Agencies (CERN, France, Germany, Netherlands, Russia, Switzerland, UK, US) involved in the upgrade, will also agree to finance it. q Il costo complessivo dell’upgrade di LHCb è ≈ 50 M€. q Il costo complessivo dell’upgrade di LHCb/RICH è ≈ 10 M€. q Il contributo INFN è di ≈ 5. 56 M€, 15% contingency inclusa, pari 11. 1% del totale. q La componente italiana pesa, in termini di FTE, il 17. 6%. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 25

LHCb upgrade – il contributo italiano main items q q q q Alloggiamento dei foto sensori (MAPMT), la Elementary Cell (GE). Caratterizzazione MAPMT (MIB). ECS e DCS (GE). Front End chip e boards (MIB e FE). Meccanica di supporto del Photo Detector Assembly (PD). Quality Assurance (FE, GE, MIB, PD). Sistema HV (GE). …. . Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 26

LHCb upgrade – il contributo di Genova q Riprogettazione dell’ottica del rivelatore RICH 1. q Responsabilità sviluppo, ingegnerizzazione e realizzazione dell’alloggiamento dei foto sensori (MAPMT). q Design e sviluppo del sistema HV. q Design del sistema ottico del test beam. q Preparazione, conduzione e analisi dei test dei prototipi su fasci di particelle. q Sviluppo database per inventory, bookkeeping e connectivity del rivelatore RICH per l’upgrade. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 27

LHCb – Elementary Cell del RICH q Svariati requisiti: impacchettamento stretto, compattezza, leggerezza, robustezza, limitazioni di potenza, dissipazione calore, radiation hardness, ageing, semplice manutenzione… Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 28

LHCb – Elementary Cell del RICH Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 29

LHCb – Elementary Cell + Digital Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 30

LHCb – Elementary Cell + Digital Board Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 31

EDR, PRR, e Milestones 2015. q q Finalizzazione del disegno Elementary Cell e inizio produzione. Finalizzazione del disegno CLARO chip e inizio produzione. Finalizzazione del disegno Front End Board e inizio produzione. Finalizzazione del disegno della meccanica di supporto RICH 2. q EDR CLARO chip e Front End Board nel 2014. PRR entro 2015. q EDR Elementary Cell nel 2014. PRR entro 2015. q EDR meccanica di supporto RICH 2, entro 2015. q Ok con schedule. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 32

LHCb@Genova responsabilita` per l’upgrade q HV system for both HPD (current RICH) and MAPMT (upgrade) (Flavio Fontanelli) q Coordination of the Experiment Control System (current RICH) (Alessandro Petrolini) q Coordination of the WP Elementary Cell of the photo-detector (Alessandro Petrolini) q Deputy Coordinator for the RICH upgrade (Alessandro Petrolini) q Test Beam online monitor responsible (Roberta Cardinale) q Stripping liaison for the B&Q WG (Roberta Cardinale) q Claudia Patrignani (Editorial Board). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 33

Personale LHCb@Genova per 2016 Flavio Fontanelli PA 70% Alessandro Petrolini PA 100% Roberta Cardinale Post-Doc 100% Alessandro Pistone Dottorando 100% Giovanni Cavallero Dottorando 100% Elena Santopinto Ricercatore 20% Claudia Patrignani PA Oggi @Bologna Silvia Gambetta Post-Doc Oggi @Edinburgh Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 34

Personale dei servizi di sezione LHCb@Genova nel 2015 Fabio Bragazzi INFN Roberto Cereseto INFN Massimiliano Cresta INFN Saverio Minutoli INFN Paolo Musico INFN Palmiro Pollovio INFN Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 35

Supporto tecnico q LHCb è privo di personale tecnico, da vari anni. q Fino ad oggi, in fase di progettazione dell’upgrade, i servizi hanno evitato che questo fosse un problema. q Ora, in fase di produzione, qualificazione e poi commissioning, è indispensabile il supporto di due unità tecniche, con buone competenze di elettronica e/o competenze meccaniche di base per la Quality. Assurance: Ø Inizio, a tempo parziale, entro fine 2015; Ø A regime da metà 2016. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 36

Supporto tecnico (servizi di sezione). q Progettazione elettronica: progettazione essenzialmente completata, salvo problemi. Ø Gara produzione (≈ 300 k€). Ø Supporto per produzione, qualificazione e commissioning; consulenza. q Progettazione meccanica: progettazione essenzialmente completata, salvo problemi. q Officina meccanica: realizzazione struttura meccanica Elementary Cell, 1160 pezzi. Ø Produzione piastre in house? Ø Lavorazione parziale esterna? (necessario supporto). Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 37

Spazi in Sezione q Al momento adeguati. q In attesa di spostamento razionalizzante. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 38

Richieste fondi 2016 LHCb@Genova q Missioni: 80 k€ (standard). q Consumo metabolismo: 7 k€ (standard). q Apparati: ≈ 100 k€ (su ≈ 300 k€ totali), per produzione. q + MOF B del RICH. Alessandro Petrolini Dipartimento di Fisica UNIGE, INFN e CERN. 06 07 2015 39