A. Baldini

Stato dell’esperimento MEG:
ricerca del decadimento meg
con sensibilita’ 10-13
A. M. Baldini
INFN Pisa
1
Predizioni SUSY
SUSY GUT: violazioni del
sapore dei quark
Oscillazioni dei neutrini:
modello see-saw
tan(b)=30
Limite sperimentale
attuale
MEG
tan(b)=1
limite sperimentale
SU(5)
MEG
Dopo
Kamland
BRSO(10)  100 BRSU(5)
R. Barbieri et al., Phys. Lett. B338(1994) 212
R. Barbieri et al., Nucl. Phys. B445(1995) 215
J. Hisano, N. Nomura, Phys. Rev. D59 (1999)
2
Metodo sperimentale
4
Thin Superconducting Coil
Muon Beam
1
Drift Chamber
g
e+
2
Fascio di 3 107 m /sec in un
bersaglio sottile (150 mm)
2.
Spettrometro solenoidale
& camere a drift per
l’impulso del e+
3.
Contatori a scintillazione
per il tempo del e+
4.
Calorimetro a Xenon
liquido per la rivelazione
del g (scintillazione)
Liq. Xe Scintillation
Detector
Liq. Xe Scintillation
Detector
Stopping Target
1.
g
Timing Counter
e+
3
Drift Chamber
1m
-
veloce: 4 / 22 / 45 ns
-
alto LY: ~ 0.8 * NaI
-
Basso X0: 2.77 cm
3
Suddivisione della costruzione
Switzerland
Russia
Drift Chambers
Beam Line
DAQ
LXe Tests
Beam line
Italy
Japan
e+ counter
Trigger
LXe Calorimeter
LXe Calorimeter,
Spectrometer’s
magnet
USA(UCI)
Calibrations/Target/DC
pressure system
4
La collaborazione
Univ. of Tokyo
Y. Hisamatsu, T. Iwamoto, T. Mashimo, S. Mihara, T. Mori, Y. Morita, H. Natori, H. Nishiguchi, Y. Nishimura, W.
Ootani, K. Ozone, R. Sawada, Y. Uchiyama, S. Yamashita
KEK
T. Haruyama, K. Kasami, A. Maki, Y. Makida, A. Yamamoto, K. Yoshimura
Waseda Univ.
K. Deguchi, T. Doke, J. Kikuchi, S. Suzuki, K. Terasawa
INFN Pisa
A. Baldini, C. Bemporad, F. Cei, L.del Frate, L. Galli, G. Gallucci, M. Grassi, F. Morsani, D. Nicolò, A. Papa, R. Pazzi,
F. Raffaelli, F. Sergiampietri, G. Signorelli
INFN and Univ. of Genova
S. Cuneo, S. Dussoni, F. Gatti, S. Minutoli, P. Musico, P. Ottonello, R. Valle
INFN and Univ. of Pavia
G. Boca, P. W. Cattaneo, G. Cecchet, A. De Bari, P. Liguori
INFN and Univ. of Roma I
A. Barchiesi, D. Zanello
INFN and Univ. of Lecce
C. Chiri, P. Creti, G. Palama’, M. Panareo
Paul Scherrer Institute
J. Egger, M. Hildebrandt, P.-R. Kettle, S. Ritt, M. Schneebeli
MEG
BINP Novosibirsk
L. M. Barkov, A. A. Grebenuk, D. N. Grigoriev, B. I. Khazin, N. M. Ryskulov
JINR Dubna
A. Korenchenko, N. Kravchuk, A. Moiseenko, D. Mzavia
S ~40 FTEs
Univ. of California, Irvine
W. Molzon, M. Hebert, P. Huwe, J. Perry, V. Tumakov, F. Xiao, S. Yamada
5
Indice della presentazione
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Calorimetro
Acceleratore
Timing counter
Elettronica (splitter + trigger)
Schedule costruttiva
Calcolo
6
1) Calorimetro. Criostato: saldatura finestre
Test di tenuta saldature finestre-telaio 5 mm
negativo : microcricche lungo tutto il cordone
Tentate riparazioni con brasatura con formazioni
crepe su cornici
CAUSA: Cornice AISI 310 – telaio Fe510
autotensioni nella cornice dovute a differente
coeff. dilataz. termica materiali
Prima
configurazione
nuove finestre
piu’ larghe
Materiale
AISI 316L
Nuova configurazione:
• no cornice
• piega
Test
liquidi penetranti
su provini in scala
Stampo
per preformatura
finestra fredda
(per dare > elasticita’ al cordone)
7
Leak test camera a vuoto (calda)
Test a vuoto preliminare esito soddisfacente:
stabile a 1.95 10-8 mbar l / sec
ok
8
Nuovo problema: honeycomb per camera
fredda
Camera fredda pronta
tranne finestra sottile:
acciaio 0.4 mm (saldatura
ok) + honeycomb
Secondo test:
23 agosto
2006: inizio
crepa a 2.5
atm
Primo test: giugno: rottura
a 3.7 atm
9
Honeycomb
• Test a freddo di un altro tipo (T300) di fibre piu’
elastiche
• Nuova realizzazione Honeycomb (3 settimane)
• Test meccanico anche a freddo (LN2)
10
Bersaglio a LH2 (gia’ finanziato)
• Test con p0
• Raffreddamento con He
• Distanza inlet 2.5 m
11
2) Acceleratore C-W
Consegna 31 giugno 2007 (da contratto)
15 maggio 2007 (anticipo)
1)
posizionamento in πE5
extra area dietro MEG
Elementi magnetici, alimentazioni e
controllo remoto
N. 1 Doppietto di quadrupoli
N. 4 Magneti di steering
2)
acceleratore-bersaglio ~ 12 m
Garantito il 50% del finanziamento per
l’inserimento da parte di Tokyo
12
PSI: disponibilita’ area per l’acceleratore
13
3) TC + N2 BAG in COBRA @PSI
Test alla BTF (Frascati)
14
Nitrogen Bag (per proteggere i PMT dall’He)
Metodo di saldatura testato a Genova:
Termosaldatura a 130/160° con controllo
della perdita di acqua da parte del film:
(ferro da stiro a vapore)
Perdita attraverso i fori necessari
per il fissaggio al magnete del TC
nell’istallazione al
PSImiglioramento guarnizioni
15
Elettronica di lettura TC
Buffers
PMT
S
to “Lecce Splitter”
( Analog Signal to” Domino”
and “Trigger” Boards )
TC Analog Sign. Monitor
Passive
Splitter
to “Lecce Splitter”
Dual Threshold
Discriminator
NIM Signal
PMT
• Eliminazione rampa
8 Ch APD F.E. Card
•
• Implementazione DAC a 12 bit soglie
basse discriminatori
•
• In produzione
•
APD
Secondo prototipo testato : in
produzione
Patch panels (schede
concentratrici) e mezzanine per
VME-VPC board-> pronte.
Testato termicamente il
supporto di alloggiamento degli
APD e delle schede (6 W
ciascuna) con un chiller.
Mantenuta la temperatura di
20°C con liquido a 15° C.
16
4)Trigger e splitter
Trigger: istallato ad agosto, test ad ottobre
delle schede per la misura della carica e
istallazione a novembre
Splitter system: in fase di istallazione
Input
trigger
DRS
trigger
Trigger board type 0
Power
Splitter board
17
5) Schedule(s)
oct
Jan (2007)
DC+target
Fascio
meccanica
TC
Chiusura
flange e inizio
run
18
Inizio presa dati
Jan (2007)
DAQ +elettronica
oct
Arrivo criostato (2
mesi dal test della
finestra fredda)
19
6) Calcolo
I collaboratori del PSI stanno chiedendo al comitato finanziatore le
risorse per garantire che tutto il calcolo (tranne l’analisi end-user) si
svolga al PSI.
64 CPU (monocore) + 100 TB
(20 CPU
+ 30 TB gia’ disponibili)
Buone probabilita’ di riuscita (ottobre)
20
Passi dell’analisi: dati
Dati reali: 10 Hz x 107 s  108 eventi/anno 2 MByte/evento  200
TByte/anno
PASSO 0 (online)
1. Compressione ( ÷5 – ÷10) 200 Tb  20 – 40 Tb
2. Pre-analisi on-line  informazioni ADC/TDC eq.
3. Scrittura su disco/nastro dei dati compressi
PASSO 1 (PSI)
1. Ricostruzione rapida variabili dell’evento
2. Tagli laschi ( ÷100 , Eg, Pe,  :   90%)  106
eventi/anno (0.2 – 0.4 TB)
Tempo/cpu
1 s/evt  108 s
total 40gg
con 30 cpu
PASSO 2 (PSI)
1. Ricostruzione completa e produzione n-uple (occupaz.
Trascurabile)
2. Analisi WFM + pile-up
PASSO 3 (locale)
Trasferimento locale, analisi n-uple,
Ripetizione passo 2
2 s/evt  2
x106 s total
6 gg con 4 cpu
7 gg con 3 cpu
21
Calibrazioni (solo passi 2 e 3): spazio
Calorimetro a Xenon liquido
(5 x 104 LED + 5 x 104 a) x 2/giorno x 120 gg  2.4 x 107 eventi/anno;
(105 p su Li) x 1/giorno x 120 gg  1.2 x 107 eventi/anno
(105 g da n su Ni) x 1/giorno x 120 gg  1.2 x 107 eventi/anno
p0: 104 eventi x (216/4 PMTs) x 10/anno  5 x 106 eventi/anno
TOTALE:  (5  6) x 107 eventi/anno
NO WFM   8 kb/evento   500 Gbytes/anno
Occupazione n-uple < 50 Gb/anno (DCH e TC assenti);
Occupazione database ~ 30 kbyte (guadagno, Q.E. …)
+ 8 Mb per fit lineare (molto meno frequente) 
2 db/giorno x 120 gg x 30 kbytes + 20 fit lineari = 0.25 Gb/anno
DCH
Assumiamo 105 e+ Michel/giorno x 120 gg = 1.2 x 107 eventi/anno
NO WFM   5 kbytes/evento (indirizzo, t ..)  60 Gb/anno
TC
(decadimento radiativo, laser …) .. Pochi canali  piccolo impatto
TOTALE CALIBRAZIONI ~ 1 Tb inclusi database e n-uple;
localmente ~ 10 Gbytes (database, alcune n-uple …). Spazio
dominato dai dati 0.2 – 0.4 TByte/anno/ricostruzione
22
Calibrazioni: tempo macchina
No wfm, no DCH & TC
LXe PASSO 2: 6 x 107 eventi x 0.5 sec/evento = 3 x 107 sec
Con 20 CPU’s: (3 x 107/20/86400) ~ 18 gg
 ripetibile 10 volte/anno
No wfm, no LXe
DCH PASSO 2: 1.2 x 107 eventi x 1 sec/evento = 1.2 x 107sec
Con 8 CPU’s: (1.2 x 107/8/86400) ~ 18 gg
 ripetibile 10 volte/anno
TC PASSO 2: (piccolo …)
Con 30 CPU possibile al PSI il passo 1 dei dati e
il 2 delle calibrazioni ogni 40 + 20 giorni = 2
mesi  ripetizione di 6 volte in un anno per
tutti i dati
23
Montecarlo: spazio
Spazio: Stimato in gennaio: 40  50 TBytes (PSI) includendo il
mixing (BARTENDER); senza mixing ~ 4 TBytes
Analisi: Solo PASSO 2 (PSI) e PASSO 3 (locale)
Dimensioni dominate dalle wfm; senza wfm ~ 15 kb/evento 
dopo PASSO 2: 15 kb/evento x 2 x 107 eventi = 300 Gbytes (PSI).
Tenendo solo le variabili ricostruite altro fattore 20 di riduzione 
~ 30 Gbytes immagazzinate localmente (analisi n-uple + campione).
Necessita’ totale locale: ~ 300 Gbytes dominato dai dati
con 2 Tb e’ possibile immagazzinare 5  6 ricostruzioni/anno
di eventi selezionati (calibrazioni diverse, raffinamento algoritmi)
24
Montecarlo: tempo macchina
PSI
30  40 CPU’s per produzione, mixing e analisi
(STEP 2).
Monte Carlo (locale):
STEP 3 come i dati  altre 2  3 CPU’s
TOTALE LOCALE 5  6 CPU’s
25
Conclusione (calcolo)
 La strategia di calcolo assume che tutto la parte “pesante”
sia eseguita al PSI:
- analisi fino alla produzione di n-uple;
- compressione e analisi on-line:
PASSO 0
- ricostruzione veloce e preselezione: PASSO 1
- analisi accurata:
PASSO 2
- processamento calibrazioni: solo PASSO 2;
- produzione e analisi MC:
solo PASSO 2;
 A livello locale si esegue solo l’analisi di n-uple o trees su
campioni selezionati: PASSO 3;
 Le necessita’ locali per questo tipo di analisi sono dell’ordine di:
5  6 CPU’s (Opteron, Pentium IV …)
2 Tb di disco
26