Preventivi 2013 CMS Introduzione Stato dellesperimento Stato del

Preventivi 2013 - CMS ■ Introduzione ◆ ■ Stato dell’esperimento ● Stato del tracciatore ● Stato del Tier 2 ● Pixel upgrade ● Verso la fase 2 (Track Trigger) ● Fisica e prospettive per il 2013 Richieste 2013 F. Palla INFN Pisa 1

LHC nel 2011 e 2012 CMS: ~92% di efficienza 2011 2012 F. Palla INFN Pisa 2

Second Break-point First (most critical) Break-point Predicted peak 5. 8 E 33 Steve Mey er - C M S We e k 25 June Check if we are on track to produce sufficient integrated luminosity for the Higgs 2012 If needed we can delay the start of LS 1 by up to 2 months June 25, 2012 CMS S. Myers 3

F. Palla INFN Pisa 4

. F. Palla INFN Pisa 5

“Alta” Luminosità: le sfide F. Palla INFN Pisa 6

Tracker

Tracker performance F. Palla INFN Pisa 8

Tracker Cooling and Humidity ■ ■ Temperatura del coolant in ingresso al detector 4℃ Dovremmo intervenire per andare ancora più freddi. ◆ Danneggiamento da radiazione non ancora problema. ◆ Task force sulla riduzione dell’umidità. Punti problematici rimangono i “cable channels” F. Palla INFN Pisa 9

Piano di intervento in LS 1 F. Palla INFN Pisa 12

Impatto italiano ■ Attività di progettazione e supporto tecnico ◆ Overall in Italia 40 mesi nel 2013 (5 FTEx 8 mesi) Bari: 3 mu ● Catania: 4 mu ● Firenze: 4 mu ● Milano B: 3 mu ● Perugia: 6 mu ● Pisa: 20 mu ● ◆ Pisa lavorerà sulla “messa in sicurezza” dei cable channels ● Team basato sulla precedente esperienza di installazione nel 2009 ➨A. Basti, F. Raffaelli, A. Moggi, F. Bosi, A. Balestri, G. Petragnani, A. Profeti, S. Tolaini F. Palla INFN Pisa 13

Tracker DPG (resp. A. Venturi) ■ ■ ■ ■ Controllo qualita’ dati del tracciatore durante le presa dati 2012 ◆ turni giornalieri 16 h/24 h ◆ individuazione e risoluzione problemi (insieme a gruppo operazioni) ◆ esecuzione calibrazioni “prompt” Studio delle prestazioni del rivelatore vs tempo ◆ effetti radiazioni sono visibili ◆ soglie, S/N, angolo di Lorentz, risoluzione, . . . ◆ aggiustamento delle calibrazioni Modifiche alla simulazione per includere effetti della radiazione Allineamento Sviluppo di nuovi algoritmi per ricostruzione posizione clusters Preparazione per il reprocessing dei dati durante lo shutdown 2013 -2014. Partecipazione agli studi per l’upgrade del tracker ◆ phase 1: nuovo pixel detector ◆ phase 2: nuovo tracciatore con capacita’ di L 1 trigger F. Palla INFN Pisa 14

Tier 2 di Pisa E. Mazzoni, S. Arezzini, A. Ciampa, S. Coscetti, A. Carboni, T. Boccali, G. Bagliesi

Il sito funziona regolarmente: ecco site readiness e availability

Attività (job) nell'ultimo mese (rispetto a T 2 italiani)

Attività (job) nell'ultimo anno (rispetto a T 2 italiani)

Tipo di job che girano a Pisa

Job a livello globale T 2 s CMS: Pisa è fra i primi 10 ed il primo degli italiani

Tier 1 F. Palla INFN Pisa 21

Richieste calcolo CMS 2013 Attuali 2012 Dismissioni 2013 Acquisti 2013 CPU (k. HS 06) 12. 6 0 1. 45 Disco (TB) 930 72 87. 75 Le risorse da aquisire nel 2013 sono state valutate in modo che i T 2 italiani coprano il 15% delle CPU e il 13. 5% del disco di CMS globale oltre le dismissioni. Valutando 350 €/TB il disco e 14€/HS 06 la CPU e considerando gli overhead per rete e server le richieste economiche sono: k€ CPU 20. 5 Disco 31. 0 Rete 3. 0 Server 4. 0 Manutenzioni 15 F. Palla INFN Pisa 22

Pixel fase 1

Pixel TDR a LHCC: settembre 2012 Phase 2 TP: 2014 TDR: 2016

Gruppo di lavoro e responsabilità ■ BPIX fase 1, testa di ponte: ● T. Boccali, M. A. Ciocci, R. Dell’Orso, A. Messineo, A. Rizzi, Ingegneri e Personale tecnico (come da presentazione 2011) ■ Responsabilita di Pisa nel consorzio INFN per la costruzione di ½ L 3 ◆Specifiche ● QA dei sensori a Pixel ● Qualifica della tecnica e dell’industria committente del Bump Bonding ● Gestione del Bump Bonding dei ROC sui Sensori a pixel ● QA dei moduli Bump Bondati (Bare Module) ◆In collaborazione ● Disegno del Data base e Gestione delle misure sui moduli ➨Prototipi e produzione ● Tests Beam dedicati ● Integrazione del L 3 ● Commissioning BPIX Phase I al CERN. F. Palla INFN Pisa

Cose fatte ad oggi (dal Q 3 2011) ■ Set-up laboratorio ◆Disegno e produzione di Jigs per ● il test dei Sensori ● dei bare Module ● Assemblaggio Stiffener ◆Acquisizione di: ● Test Board per Module Test ● Probe Card per il Bare Module Test ● PC ed Implementazione SW di test ● Sensori a Pixel Pre serie ● ROC (versione Analogica PSI 46) ● CMM per la procedura di re-working ■ Bump Bonding ◆Avviati contatti con ● Selex Microsistemi ➨Bump Bonding con Indio (in collaborazione con KIT) ● Fraunhofer-IZM ➨Bump Bonding con Sn. Ag F. Palla INFN Pisa

Da fare entro 2012 ■ Gestire le 2 commesse per il Bump Bonding ● Per la fase di R&D ■ Costruire ~10 moduli ● Pixel di Pre serie (2012) ● ROC PISI 46 (analogico) ■ QA del Bump Bonding ● Decisione sulla tecnica da utilizzare nella pre-serie e nella successiva produzione F. Palla INFN Pisa

Piano per il 2013 ■ Set-up Laboratorio ◆Upgrade per l’uso dei ROC digitali PSI 46 dig ● SW e procedure di QA ● Probe card per il Bare Module Test ■ Costruzione di ~10 prototipi di pre serie (Q 3 -4 2013) ◆Con parti di preserie (Sensori + ROC digitali) ◆Completamento della learning curve ● Bump Bonding ● QA del Bare Module ● Catena di produzione dei moduli ■ Test beam ◆moduli prototipo costruiti nel 2012 (Q 1 -2 2013) ◆moduli di pre-produzione (Engineering run, in collaborazione) ● Possibili laboratori ➨Frascati (elettroni), PSI (alto rate), FNAL F. Palla INFN Pisa

Tabella spese previste per il 2013 Item KEuro Probe card per bare module test 1. 6 Adaptor per pull/shear test 0. 5 2 Test board per il test moduli bump-bondati 2 Assembly base-strip 1 Consumi camera pulita 0. 7 Carrier per moduli bump-bondati 2 bump-bonding prototipi con il ROC PSI 46 DIG 20 (SJ) F. Palla INFN Pisa 29

Nuovo chip di read out ■ Il chip di readout in fase di test (PSI) è disegnato per reggere fino ad una luminosità di 2 x 1034 cm-2 s-1 ◆ ■ Prima del LS 2 la luminosità di picco di LHC può aumentare ulteriormente, per cui è iniziato (e finanziato dalla CSN 1) un lavoro di progettazione per un nuovo chip. ● Funziona fino a Luminosità istantanee di 5 E 34 ● Che abbia capacità di trigger a primo livello (necessita di un “clusterizzatore” on-chip) in tecnologia 65 nm Attività inserita nel Pixel TDR (Appendix A). ◆ collaborazione (al momento) progettisti di Torino, Perugia, CERN, FNAL. ● ■ Interesse pisano (R. Beccherle) - possibile sinergia con ATLAS (LBL chip developers per sw validazione comune - emerso dal workshop WIT 2012) Manpower ANCHE dal progetto EU - INFIERI (Gruppo 5) - 1 art. 23 senior 24 mesi F. Palla INFN Pisa 30

Primary Vertex - Jet association (Implemented in current HLT) Ingredients: Pt, η, φ of jets && x, y, z position of Pixel Clusters Jet 1 Jet 2 ZOOMING ● Start from Calo-jets with at least 30 Ge. V ● Select pixel clusters in the “phi wedges” corresponding to the jets ● Then project to beam axis using the jet eta ● Finally, cluster the projections along Z Risultati preliminari indicano che sia possibile identificare i vertici primari a L 1 dei jet ricostruiti nei calorimetri con una risoluzione meglio di 5 mm (a HL-LHC ~100 vertici distanziati di ~3 mm) Jet direction F. Palla INFN Pisa Data Rate reduction sul multi-jet di circa un fattore 10. Efficienza ~100%

L 1 - E/gamma pixel ■ Lavoro in collaborazione con Chang-Seong Moon (borsista EU - Parigi) (non è quello di INFIERI) ◆ Aurore Savoy-Navarro (Dir. Ric. - Paris VII) ◆ Risultati preliminari indicano che si riduce il background rate di un fattore 2. 5 con un’efficienza del 80% per elettroni al di sopra di 15 Ge. V. F. Palla INFN Pisa 32

Verso la fase 2

L 1 Tracker Trigger ■ ■ Simulazione e Costruzione di rivelatori a micro-strip: ◆ Per la misura della direzione di volo di particelle cariche ◆ Dedicati a fornire trigger con CW e misura del p. T Attività 2010 -11 svolta interamente a Pisa con materiale di recupero del tracciatore di CMS ◆ ■ ■ Attività finanziata con PRIN 2008 e residui delle assegnazioni 2010 ● attività di simulazione: G. Broccolo (Assegnista SNS) ● attività di validazione con test beam e moduli “stereo” in CMS (dati di collisione!) ● sinergia con il gruppo di Memorie associative (P. Giannetti, E. Pedreschi) La proposta baseline di CMS, al momento prevede questi moduli come disegno originale Piu’ informazioni al sito della conferenza WIT 2012 (Pisa, 3 -5 maggio 2012) J. Bernardini, F. Bosi, R. Dell’Orso, F. Fiori, A. Messineo, F. Palla, E. Pedreschi, A. Profeti, P. G. Verdini F. Palla INFN Pisa 34

Doppietto di sensori a microstrip • The stacked module: Sensors Wire-bonding Proposal by R. Horisberger Top sensor Hybrid S-APV – two sensors in a stacked module unit are glued one on top of the other – Wire micro-bonding connects the stacked unit to a readout hybrid (F. E. ) P. A. or s n e s m Botto Level 1 w-bonds Level 2

2 S p. T-modules CBC HYBRID 2 x 1016 STRIPS CBC HYBRID COOLING & SUPPORTING STRUCTURE 2 x 1016 STRIPS y x z 12 7 DC-DC converter Optical link/GBT ≈ 5 cm long strips, ≈ 90 μm pitch, ≈ 10 x 10 cm 2 overall sensor size Wirebonds from the sensors to the hybrid on the two sides • 2048 channels on each hybrid FE hybrids (CBC 2)

Data Power 2 S-p. T Module: Hybrid Topology Concentrator GBT Optical Link Charge Pump DC-DC Concentrator 100 mm CBC CBC 90 μm bondpads pitch CBC CBC 250 μm bumps pitch CBC 112 mm 92. 16 mm 2 x 1016 STRIPS (TOP) 2 x 1016 STRIPS (BOT) CBC CBC 5 cm long strips, 90 μm pitch CBC 20 mm CBC

Flexible substrates § Flexible polyimide is a quickly emerging technology. • Thin film flex technology made of spinned liquid polyimide on square panels. • Very high density layouts: Tracks w/s = 20 μm, microvias = 30 μm. • Silicon matching CTE = 3 ppm/K. • Very low mass: Cu thickness < 7 μm, film thickness ≈ 10 μm. • However: 4 layers maximum, no copper on base layer, limited power delivery capabilities. Fabrication of Multilayer Structure on Rigid Carrier Substrate Assembling, Bonding, Protection , Test Separation of Multilayer from Rigid Substrate Reuse of Carrier

Flexible substrates § Packaging industry is adopting this technology for large volume and integration. • Several suppliers are today available for panelized flex films. • They all provide very high density, small microvias, thin foils on limited number of layers. • Flip chip compatible, wirebonding compatibility to be evaluated. • Trend is now to use this technique for: • Roll to roll lamination of flex circuits for very large volume productions. • Embedding of dies into multilayer system in package overmolded structures. IMAPS MINAPAD Forum Grenoble, April 2012.

Flexible substrates for the CMS tracker modules Rigid substrate implementation CBC HYBRID CBC 2 x 1016 STRIPS COOLING & SUPPORTING STRUCTURE 2 x 1016 STRIPS HYBRID Bottom layer wirebonded through a slot window in the carbon fiber frame. Flex foil provides pads only on top layer: can’t bond to the bottom side. Bond pads reinforcement on the base of the flex, under the bond pads. Folding the flex in the slot window of the frame. HYBRID CBC 2 x 1016 STRIPS COOLING & SUPPORTING STRUCTURE 2 x 1016 STRIPS Flex substrate implementation CBC HYBRID

Impegno di R&D 1) Realizzazione del prototipo modulo meccanico stack a strip Attività : - studio assembly procedure per montaggio manuale (CMM) ed automatizzato 3 D (Gantry) - studio dei chuck pick&place e jigs relativi Attrezzature: - realizzazione dei prototipi dei chuck e jigs- 4 KE 2) Attività di sviluppo di cooling in transizione di fase a CO 2 : Attività: - setup di modelli di circuiti in microcanale trasparenti per lo studio della fasi di enucleazione bolle e per il training sul gruppo frigorifero a CO 2 in TFD lab Pisa Attrezzature: - realizzazione dei prototipi dei circuiti- 3 KE - realizzazione box isolata /flussata controllo dew-point - 2 KE 3) Attività di sviluppo su micro-bond deep-access per modulo stack (tecnologia rigida) Attività: - test su prototip di modulo Attrezzature: - produzione di jig di supporto per microbond : 1. 5 KE 4) Attività di sviluppo su microincollaggi di circuiti flex su Si (utilizzo del sistema gantry+microdispensing technology) Attività: ` - test di microincollaggi su prototipi di modulo Attrezzature: - jig e chuck di supporto per microincollaggi dei circuiti flex - 2. 5 KE - testa microdispensing riscaldata per controllo viscosità colla – 3 KE - materiale di consumo + dummy flex - 2 KE F. Palla INFN Pisa 41

Analisi di fisica (a Pisa)

Analisi a Pisa nel 2012 ■ Gruppi nel 2012: ◆ Bs→ µµ: ● ◆ τ→ µµµ ● ◆ F. Fiori (Similfellow), G. Rolandi H→ττ ● ◆ L. Martini (Ph. D Thesis, Siena), F. Palla G. Bagliesi, M. T. Grippo, P. Squillacioti H→bb ● Produzione associata con W/Z ➨A. Rizzi, T. Boccali, S. Donato (Laurea Pisa), C. Vernieri (Ph. D Thesis, SNS) ● Prodotto in VBF ➨P. Azzurri, J. Bernardini, R. Dell’Orso, F. Fiori, D. Caiulo (Laurea Pisa), P. Spagnolo ◆ Top ed eventi multi-top ● R. Tenchini, F. Ligabue, R. D’Agnolo (Similfellow, Ph. D Thesis, SNS) F. Palla INFN Pisa 43

Produzione di J/ψ e ψ(2 S) J. Bernardini, F. Fiori, S. Guo, A. Kraan, F. Ligabue, L. Martini, F. Palla JHEP 02 (2012) 011 Migliore misura del BR(B→ψ(2 S)X) - un fattore 3 meglio di quella precedente F. Palla INFN Pisa 44

Bs→ µµ JHEP 04 (2012) 033 L. Martini (tesi di dottorato fine 2012) F. Palla INFN Pisa 45

NB: L’analisi di LHCb ha lo stesso limite aspettato Con i dati del 2012 si prevede di arrivare a testare le previsioni del Modello Standard

tau→ µµµ F. Fiori (similfellow) G. Rolandi 47

CMS Higgs prospects Seminario il 4 luglio F. Palla INFN Pisa 48

VH, H->bb Phys. Lett. B 710 (2012) 284 -306 ■ Principale canale di ricerca di H→bb: ◆ ◆ ◆ ■ Produzione associata W/Z+H, con W/Z in lν o ll Regime “boosted” (pt> 100 -150 Ge. V), piu' alto S/B 5 sotto-canali principali: ee, eν, µµ, µν, νν ● Pubblicato per dati 2011 ● Update ad ICHEP 2012 Possibili improvements ● Aggiunta canali adronici (Z→bb) e Tau ● Trigger dedicati per regimi meno “boosted” (in particolare per Z→nunu, con MET < 150 Ge. V) Sensibilita' 1 x. SM con full 2012 lumi Longer term: preparazione per misura BR con luminosita' post-shutdown Persone coinvolte a Pisa: ◆ A. Rizzi, T. Boccali, C. Vernieri (Stud. Ph. D), S. Donato (Tesi Mag. ) F. Palla INFN Pisa

VBF H->bb ■ L’obiettivo e’ di contribuire alla ricerca e allo studio delle proprieta’ dell’Higgs in bb con i dati del 2012 ➨P. Azzurri, J. Bernardini, D. Caiulo (Laurea Pisa), R. Dell’Orso, F. Fiori, , F. Palla, P. Spagnolo + Anversa + CERN F. Palla INFN Pisa 50

Prospettive Usando tecniche di MVA (tesi Caiulo) possiamo fare anche meglio F. Palla INFN Pisa 51

Fisica del quark top • Roberto Tenchini convener del gruppo di fisica del Top di CMS ◆ Prodotte 12 note pubbliche (PAS) per La Thuile/Moriond 2012, altri risultati pronti per ICHEP e TOP 2012 ■ Tesi triennale a Pisa su spin correlations due settimane fa ■ Altri coinvolti: Franco Ligabue ■ Attivita’ per il 2013 ◆ ◆ studio meccanismo di produzione (e. g. spin correlations) Studio riconnessione di colore, importante sistematico per la massa del top, misure attuali LHC molto precise F. Palla INFN Pisa

Higgs → tautau Ricerca Higgs → tautau in produzione associata con W, Z CADI entries: HIG-12 -006 WH → tautau (PAS presentato a Moriond 2012) HIG-12 -010 W(Z)H → tautau (articolo sottomesso a JHEP) Analisi dati 2012 da presentare a ICHEP per alcuni dei canali VH F. Palla INFN Pisa Coinvolgimento italiano e pisano G. Bagliesi (responsabile analisi WH) Maria Teresa Grippo (laureata 30/1/2012) Paola Squillacioti (Siena, CERN similfellow) Altre sezioni INFN coinvolte: Bari, Milano Collaborazione con Saha – India –S. Sarkar, S. Dutta

Responsabilità 2013 ■ G. Tonelli: Spokesman-Emeritus (3 mu) ■ R. Tenchini: Top Group Co-convener (3 mu) ■ T. Boccali: Responsabile italiano del Calcolo (6 mu) ■ F. Palla: Phase 2 Tracker Upgrade Steering Committee (3 mu) ■ L. Foà: CB emeritus + chair del Thesis Award (3 mu) Text A. Rizzi: Co-convener gruppo Higgs->bb (3 mu) ■ A. Venturi: Co-convener del DPG Tracker (3 mu) ■ A. Giassi: Co-convener del DAQ Tracker (3 mu) ■ P. G. Verdini: Co-convener del TSS (3 mu) ■ A. Messineo: Convener R&D Trigger Modules Phase 2 (3 mu) ■ G. Bagliesi: Co-Convener Tier 2 -CMS wide (3 mu) ■ F. Palla INFN Pisa 54

Gruppo 2013 F. Palla INFN Pisa 55

Richieste 2013 ■ Missioni interne: Riunioni tracciatore, riunioni CMS Italia, joint-meetings ATLAS-CMS, riunioni con i referees: 1 KEuro x 30 FTE= 30 KEuro ◆ Responsabile italiano computing (Boccali): 3 KEuro ◆ ■ Consumi Metabolismo (1. 5 KEuro x 30 FTE) = 45 KEuro ◆ Affitto camionette al CERN (2 x 4 KEuro) = 8 KEuro ◆ Manutenzione Tier 2 = 15 KEuro ◆ R&D fase 2 moduli p. T (trigger) = 18 KEuro ◆ ■ Costruzione apparati Setup per i pixel = 7. 8 KEuro + 20 KEuro SJ ◆ Tier 2: 58. 5 KEuro ◆ F. Palla INFN Pisa 56

Richieste 2013: Missioni Estere ■ Missioni estere: Servizi per attività al CERN per attività di DPG e operazione del rivelatore (ESP) ● a Pisa competono 54 MU (18 firmatari da verificare) di cui il 50% al CERN (potrebbe aumentare se RUN 2013) => 27 MU ◆ Contributo al lavoro sul cable channel (messa in sicurezza per il run a freddo del Tracker) ● 20 MU ◆ Riunioni di collaborazione e metabolismo ● 1 MU x 30 FTE = 30 MU ◆ Responsabilità (vedi responsabilità dettagliate) ● 36 MU ◆ Totale Richieste ME: 113 MUx 3. 8 KEuro = 429. 4 Keuro F. Palla INFN Pisa 57