MINERn A Main INjector Expe Riment for vA

MINERn. A Main INjector Expe. Riment for v-A Detector ativo segmentado: 5, 87 t Alvos nucleares de C, Fe, Pb e H 1

MINERn. A em resumo • MINERv. A é um detector de neutrinos compacto, ativo e projetado para estudar interações neutrino-núcleo em grande detalhe. • O detector será instalado no feixe Nu. MI, imediatamente à montante do primeiro detector do MINOS. • MINERv. A é único no mundo – A intensidade do feixe Nu. MI fornece • Uma oportunidade para medidas precisas de interações de neutrinos • Uma grande faixa de energias de neutrinos (4 , 6 e 10 Ge. V) – O detector, com vários alvos nucleares, permite, pela primeira vez, a realização de estudos de efeitos nucleares em interações de neutrinos. – MINERn. A fornece informações cruciais para medidas de oscilações de neutrinos. • Breve linha do tempo do MINERn. A – – – Aprovação inicial pelo PAC do FERMILAB em abril de 2004 Revisão inicial do projeto pelo FERMILAB em janeiro de 2005 Início de testes com protótipo cósmicos) em outubro de 2008 Instalação do protótipo na caverna e início de teste com neutrinos prevista para dezembro de 2008 Montagem do detector completo a iniciar em abril de 2009 Tomada de dados prevista para começar no segundo semestre de 2009 RENAFAE 2008 MINERn. A 2

Detector do MINERn. A • O detector do MINERn. A baseia-se em uma tecnologia simples e bem compreendida (baixo risco). • Núcleo ativo é segmentado (cintiladores sólidos) – Reconstrução de trajetórias – Identificação de partículas n – Alvos nucleares passivos intercalados • Núcleo envolvido por calorímetros eletromagnético e hadrônico – Medida da energia de fótons (p 0) & de hádrons • Primeiro detector do MINOS n funciona como capturador de múons. RENAFAE 2008 MINERn. A g Alvos nucleares Detector ativo Calorímetro em. g Calorímetro hadrônico 3

MINERn. A O APS Multidivisional Neutrino Study Report, que define o caminho a ser seguido pela física de neutrinos, baseou suas recomendações em um conjunto de pressupostos e considerações acerca dos programas atuais e futuros, incluindo: suporte aos experimentos atuais, cooperação internacional, instalações subterrâneas, P&D em detectores e aceleradores e “determination of the neutrino reaction and production cross sections required for a precise understanding of neutrino-oscillation physics and the neutrino astronomy of astrophysical and cosmological sources. Our broad and exacting program of neutrino physics is built upon precise knowledge of how neutrinos interact with matter. ” RENAFAE 2008 MINERn. A 4

Metas do MINERn. A Medida precisa da secção de choque quase elástica neutrino-nucleon, incluindo a dependência em E e em q 2. Determinação de secção de choque de produção de píons para interações em corrente carregada e corrente neutra. Medida precisa da produção coerente de píons com particular atenção à dependência com o número atômico A do núcleo. Exame dos efeitos nucleares nas interações de neutrinos. Estudos da física nuclear para a qual reações de neutrinos fornecem informações complementares aos estudos realizados na mesma faixa cinemática. RENAFAE 2008 MINERn. A 5

Detector do MINERn. A RENAFAE 2008 MINERn. A 6

Plano Detector do MINERn. A Detector v 30. 272 canais externo (OD) • 80% no hexágono 1 tower 2 tower camadas de interno ferro/cintilador • 20% no detector para externo calorimetria v 473 M-64 PMTs (64 canais) hadrônica : 6 tower 6 torres v 1 fibra WLS por cintilador, 3 tower que muda para uma fibra clara e segue para o PMT Folhas de 4 tower 5 tower v 128 peças de cintilador por chumbo calorimetria plano do Detector interno EM v 8 peças de cintilador por torre do Detector Externo, 6 3. 385 m torres por plano Detector interno Hexágono – planos X, U, V RENAFAE 2008 MINERn. A 7

Óptica do MINERn. A (arranjo para o Detector Interno mostrado. Detector externo é similar mas tem barras cintiladoras retangulares) Cintilador Partícula 1. 7 × 3. 3 cm 2 strips Fibra WLS no furo central Planos cintiladores com 128 prismas cintiladores Posição determinada pelo compartilhamento de carga fibra clara Cintilador (rosa) & fibra WLS RENAFAE 2008 Caixa de PMT Conectores ópticos MINERn. A M-64 PMT 8

Visão Geral do Detector do MINERn. A Barras cintiladoras Fibras WLS Cabos de Fibras Claras Caixas com os PMT’s Eletrônica/DAQ Estrutura/Absorv edor Plano Cintilador 9

Electrônica do MINERn. A • • Placas FE (“Front End”) – Um cartão por PMT – Alta Voltagem (700 -800 V) – Digitalização via Trip Chips, aproveitando projeto do D 0 – Timing Cartões CROC e DAQ – Um cartão por 48 PMT’s – Interface Front-end/computador – Distribui gatilho e sincronização – 3 crates VME & um computador para DAQ RENAFAE 2008 MINERn. A 10

Trabalho em Hardware O detector do MINERn. A está sendo construído. Temos 4 módulos XU e 4 módules XV (total: 16 planos) instalados. Os 4 primeiros módulos instalados no Wideband(FERMILAB). Partcipação ativa na construção do detector: Teste de PMT's antes da instalação. Instalação das caixas de PMT no detector (cabeamento). Trabalho pós-instalação (busca de “vazamento de luz”). RENAFAE 2008 MINERn. A 11

Trabalho em Hardware 8 módulos instalados até o final de novembro 2008 (total de 120) RENAFAE 2008 MINERn. A 12

Estudo dos PMT Hammatsu H 8804 • Fotomultiplicadora de 64 canais, usada pelas colaborações MINERn. A e MINOS. Estudo de 500 fotomultiplicadoras totalizando 32. 000 canais. Para caracterizar cada PMT, precisa-se conhecer as contagem de escuro, ganho, HV, crosstalk. RENAFAE 2008 MINERn. A 13

Testes do MAPMT HAMAMATSU H 8804 (64 elementos) RENAFAE 2008 MINERn. A 14

Adquisição de dados PMT • Os dados PMT são obtidos em Rutgers, New Jersey. • Usa-se o PMT Test Stand, que injeta luz em cada canal. No proceso tomam-se dados para determinação dos pedestais. • Os dados são transferidos para nosso cluster e, depois, analizados. colaboração com: Universidade de Atenas, Grécia e SUNJ Rutgers, EUA. RENAFAE 2008 MINERn. A 15

Distribuição Típica de Sinal Pedestal Luz RENAFAE 2008 MINERn. A 16

Contagens de escuro RENAFAE 2008 MINERn. A 17

Variação dos Pedestais Ganho médio da placa de aquisição RENAFAE 2008 Ganho alto da placa de aquisição MINERn. A 18

Monitoramento online • Desenvolvimento de software para monitoramento online. – Software online escreve em disco os dados brutos ( recebidos do hardware do detector). – Software “near online” recebe eventos brutos e realiza processamento online do MINERn. A. Online PC Near Online PC Detector Raw. Events Storage • • • Adaptação, para o MINERn. A, do software online do LHCb Desenvolvimento de software de monitoramento online baseado no modelo do LHCb. O software de monitoramento online é capaz de: – Decodificar Raw. Data em um formato de mais fácil leitura. – Supressão de pedestais. – Converter contagens de ADC em carga (p. C) empregando uma base de dados de calibração. – Fazer histogramas para monitoramento online da qualidade dos dados. – Preparar histogramas e rootplas para análise offline dos dados. RENAFAE 2008 MINERn. A 19

Monitoramento online • Monitoramento online da qualidade dos dados: um exemplo de um dos histogramas criados para monitorar remotamente a condição do detector. Cada quadrado de 8 x 8 pontos uma PMT. Este gráfico mostra os 38 PMT que o MINERn. A está empregando para os 8 módulos já instalados. Sinal de raios cósmicos com supressão de pedestal RENAFAE 2008 MINERn. A 20

Método de Reconstrução RENAFAE 2008 MINERn. A 21

Método de Reconstrução Formação de aglomerados (clusters) RENAFAE 2008 MINERn. A 22

Método de Reconstrução Formação de sementes RENAFAE 2008 MINERn. A 23

Método de Reconstrução Formação de trajetórias usando o método dos mínimos quadrados RENAFAE 2008 MINERn. A 24

O cluster MINERv. A-CBPF O cluster Olympo consiste de 4 servidores PC Jupiter (servidor principal) Hercules Apollo Diana RENAFAE 2008 MINERn. A 25

Características do Olympo • Características principais de cada servidora (verba edital UNIVERSAL) - Intel Server Motherboard S 5000 - 2 processadores Quad-Core Intel Xeon E 5310 (total de 8 núcleos) - 4 Gb of RAM - 2 x 160 Gb disco rígido - 2 x 100/1000 Mbps placa ethernet • Software instalado nas servidoras: - Scientific Linux Fermi LTS release 4. 6 - software do MINERn. A (5 Gb de espaço) usado para simulação, reconstrução, adquisição de dados, estudos PMT, etc - Usa o GAUDI framework, LHCb software e o CMT RENAFAE 2008 MINERn. A 26

Vista das conexões do Olympo JUPITER KVM SWITCH HERCULES MONITOR APOLLO DIANA KEYBOARD 100/1000 Mbps NETWORK SWITCH MOUSE INTERNET RENAFAE 2008 MINERn. A 27

Situação atual • Trabalho em curso - Análise dos dados PMT do MINERn. A. - Suporte ao grupo do D 0 no CBPF. • Próximos passos - Instalar 2 nobreaks de 3 KVA cada (verba RENAFAE: DEMORANDO DEMAIS !!!! ) - Instalar monitor LCD (verba RENAFAE) - Instalar switch 10/1000 de 16 portas (verba RENAFAE) - Aumentar memória para 6 Gb por PC (verba RENAFAE já atendida) - instalar mais 640 G de disco rígido (verba RENAFAE já atendida) - Instalar sistema RAID (verba RENAFAE) Teclado e chave KVM adquiridos com verba RENAFAE Problema principal: baixa taxa de transferência devido à rede externa. RENAFAE 2008 MINERn. A 28

Conclusão O exerimento MINERn. A é uma colaboração internacional com 21 instituições de 7 países (Grécia, Brasil, EUA, Alemanha, México, Rússia e Peru) totalizando cerca de 100 pessoas Nossa participação se dá com 1 pós-doc, 2 estudantes de mestrado e 1 estudante de doutorado (Hélio da Motta, Mario Vaz, César Castromonte, José Palomino, Arturo Fiorentini, David Alejandro) Dispomos de um cluster de computadores e temos atuado em software e hardware junto ao experimento. Realizamos a primeira tese ligada ao experimento (José Palomino, tese de mestrado, 2008) Mantemos atuação intensa junto ao experimento e empregaremos nosso cluster para diversos trabalhos (análise, simulação, reconstrução). A grande capacidade do cluster é atrapalhada pela baixa velocidade de transmissão de dados. Tomada de dados de teste já em curso. Montagem final no primeiro semestre de 2009. Início da tomada de dados no segundo semestre de 2009. Tomada de dados inicial prevista para durar 4 anos com cerca de 13 M de eventos registrados Espaço total para armazenagem de TODOS os eventos: aproximadamente 10 Tera RENAFAE 2008 MINERn. A 29