Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына удк 539. 12 + 004. 942 + 530. 145
Скачать 0.62 Mb.
|
Рисунок 5.1-3. Статистическая точность установки азимутальной симметрии в зависимости от номера кольца по положительной псевдобыстроте (черные круги), для отрицательной псевдобыстроты (розовые круги) для первого слоя. Окружности (черные и розовые) показывают статистическую точность для второго слоя. Оценка сделана для параметров установки на начало лета 2009 года по 8.9 миллионов смоделированных событий с использованием дисперсий.  Рисунок 5.1-4. Точки те же, что и на Рисунке 5.1-3. Оценка сделана для параметров установки на начало осени 2009 года (поле подгонки параметров и замены части электроники) по 10 миллионам смоделированных событий.  Рисунок 5.1-5. Статистическая точность установки азимутальной симметрии в зависимости от номера кольца по положительной псевдобыстроте (черные круги), для отрицательной псевдобыстроты (розовые круги) для первого слоя. Окружности (черные и розовые) показывают статистическую точность для второго слоя. Оценка сделана для параметров установки на начало осени 2009 года по 10 миллионам смоделированных событий с использованием средних значений. Статистическая точность, необходимая для установки азимутальной симметрии с точностью лучше чем 2%, зависит от уровня шума электроники. Было показано, что для достижения необходимой статистической точности необходимо набрать 5-10 миллионов событий без порогов на калориметрические ячейки. Была оценена статистическая точность для установки азимутальной симметрии с помощью средних значений сигнала и шума (рисунок 5.1-5): Статистическая точность установки азимутальной симметрии с помощью средних значений требует в 50 раз больше статистики. Однако при наборе 10 миллионов событий можно провести сравнение коэффициентов, рассчитанных с помощью дисперсий и с помощью средних значений для переднего калориметра и для нескольких колец центрального детектора. Такая проверка важна для оценки систематики метода дисперсий. 5.2 Установка абсолютной шкалы адронного калориметра с помощью изолированных треков. Метод изолированных треков составная часть полной программы калибровки адронного калориметра установки CMS. Под изолированным треком понимается такой реконструированный с помощью трекера с установки CMS трек, вокруг которого в некотором конусе нет никаких других треков с импульсом выше некоторого порога. Набрав достаточную статистику таких треков, можно провести коррекцию калибровочных коэффициентов адронного калориметра, воспользовавшись тем фактом, что импульс в трекере восстанавливается с более высокой точностью, чем энергия в калориметре. На первом этапе научно-исследовательской работы в рамках программного пакета CMSSW создан компьютерный код, проводящий поиск изолированных треков среди всех реконструированных треков, их отбор на основании ряда параметров, сохранение статистики по изолированным трекам в специальном контейнере root-файле для последующей обработки, и калибровку адронного калориметра. Разработанный компьютерный код протестирован на наборе сгенерированных одиночных треков, проведено моделирование полного процесса калибровки адронного калориметра с использованием изолированнных частиц (рисунок 5.2-1). Было показано, что для достижения точности 2% в калибровке адронного калориметра установки CMS необходимо около 1 недели набора данных в протон-протонных соударениях при энергии 3.5 + 3.5 ТэВ для импульса изолированных частиц 15-25 ГэВ/c или около 1 месяца для импульса изолированных частиц 40-60 ГэВ/c.  Рисунок 5.2-1. Отношение сгенерированной энергии изолированных частиц импульса 40-50 ГэВ/c к восстановленной в торцевой части адронного калориметра после проведения его калибровки изолированными частицами. Точность калибровки торцевой части калориметра составляет около 1%. На втором этапе было произведено тестирование калибровочной задачи с изолированными треками с помощью CAF (CERN Analysis Facility). Созданы программы (скрипты), позволяющие в автоматическом режиме запускать алгоритм калибровки, отслеживать этапы его выполнения и получать конечные калибровочные коэффициенты. Тестирование помогло окончательно сформировать последовательность выполнения действий, позволив расширить функциональность, глубину интеграции и доступность компьютерного кода с алгоритмом изолированных частиц в официальном пакете моделирования установки CMS, принятом коллаборацией CMS и готовом к использованию на реальных данных ускорителя LHC. Общая схема работы алгоритма калибровки адронного калориметра установки CMS с помощью изолированных частиц выглядит следующим образом. На первом шаге происходит реконструкция всех треков в событии. Затем (второй шаг) – на поверхности электромагнитного и адронного калориметров вычисляются точки взаимодействия этих треков с материалом калориметра. Третий шаг: происходит подбор кандидатов на изолированные треки. Кандидатом считается трек, удовлетворяющий ряду требований: ограничение по энергии (15-25 Гэв или 40-60 ГэВ); ограничение по псевдобыстроте (не должна превышать 2.1 единиц псевдобыстроты); проверка качества истинности восстановления трека (число взаимодействий в трекере должно превышать некое значение); требование отсутствия взаимодействия с электромагнитным калориметром (выделенная энергия менее 1 ГэВ); требование изолированности (отсутствие треков с энергией более 2 ГэВ в радиусе 40 см на поверхности электромагнитного калориметра). Четвертый шаг: проверка изолированности трека по отношению к нейтральным частицам (на основе анализа откликов электромагнитного калориметра). Пятый шаг: сбор и сохранение статистики по полученным изолированным трекам для последующей обработки в процессе калибровки адронного калориметра. Алгоритм интегрирован в официальном пакете моделирования установки CMS следующим образом (рисунок 5.2-2). Смоделированные данные (после начала работы ускорителя LHC вместо них будут использованы реальные отклики детекторов установки CMS на протон-протонные соударения) после прохождения специального триггера верхнего уровня на изолированные частицы (IsoTrack HLT) попадают в программу Продюсер (Producer), осуществляющую все основные шаги отбора изолированных частиц. Работа Продюсера контролируется с помощью стандартного инструмента Монитор (DQM Offline Monitor), позволяющего проверять набранную статистику по основным характеристикам в режиме реального времени. Отобранные данные о событии (полные характеристики трека, отклики калориметров) передаются в Анализатор (Analyzer), который осуществляет дополнительный отбор, поиск точки взаимодействия трека с калориметром, наконец, сбор откликов ячеек адронного калориметра, ассоциированных с данным треком. Энергия трека, отклики связанных с ним ячеек калориметра и ряд других параметров сохраняются в специальном формате в root-файле для последующей обработки с помощью Калибратора (Calibrator). В конце полной цепочки Калибратор на основе метода алгоритма калибровки L3 с учетом инверсии матрицы (стандартные компоненты пакета CMSSW) получает новые калибровочные коэффициенты для адронного калориметра установки CMS. Прежде чем попасть в базу данных установки CMS калибровочные коэффициенты проверяются на небольшой статистике изолированных треков, не участвовавшей в процессе калибровки (для этих целей будет отведено около 10% всей статистики).  Рисунок 5.2-2. Общая схема работы алгоритма калибровки адронного калориметра установки CMS с помощью изолированных треков, интегрированного в официальный пакет моделирования установки CMS. Таким образом, можно констатировать, что метод калибровки адронного калориметра установки CMS с помощью изолированных частиц полностью интегрирован в официальную программу моделирования, тщательно протестирован на CAF (CERN Analysis Facility) и готов к использованию на реальных данных установки CMS. 5.3 Коррекция энергии струй с помощью трекерных детекторов. Адронный калориметр является нелинейным прибором. Отклик калориметра на струю зависит от энергии струи. В первую очередь это связано с нелинейностью отклика калориметра на адроны, магнитным полем, которое вымывает частицы из конуса струи и с технологическими промежутками. К этому добавляются пороги, которые накладываются на энергию калориметрических ячеек. Для компенсации вышеперечисленных эффектов была предложена процедура комбинированного использования трекерных и калориметрических детекторов. Основной целью процедуры является восстановление энергии потока частиц, направленных в калориметр в точке взаимодействия. Нужно заметить, что электромагнитная часть струи, измеряемая в электромагнитном калориметре, меряется без потерь и отклик является линейным. Процедура включает следующие элементы: компенсация порогов на калориметрическую энергию, выделившуюся в ячейках калориметра; вычитание ожидаемого отклика струи заряженных частиц, которые находились в конусе струи в вершине (точке взаимодействия) и на уровне калориметра; добавление энергии заряженных частиц, которые находились в конусе струи в вершине; для мюонов, зарегистрированных в мюонных камерах, вычитается 2 МэВ; идентифицированные электроны исключаются из процедуры, поскольку их энергия хорошо восстанавливается в электромагнитном калориметре. Существует неэффективность реконструкции заряженных частиц в трекере. Для компенсации этого эффекта была разработана процедура измерения эффективности реконструкции с использованием 3-х пиксельных детекторов, расположенных близко к вершине. Для вышеописанной процедуры необходимо создать серию библиотек, используя данные, измеренные на той же установке: отклик калориметра на изолированные заряженные частицы; разницу отклика струй, найденных при разных условиях, с порогами и без порогов на энергию ячейки калориметра; найденных при разных условиях; а также таблицы эффективности трекерных детекторов. Результат работы алгоритма после создания всех необходимых зависимостей представлен на рисунках 5.3-1 и 5.3-2.   Рисунок 5.3.1: Разрешение (справа) и отношение реконструированной поперечной энергии струи к смоделированной энергии струи (слева) для случая без поправок (круги) и с введением всех поправок (квадраты) для передней части детектора.   Рисунок 5.3.2: Разрешение (справа) и отношение реконструированной поперечной энергии струи к смоделированной энергии струи (слева) для случая без поправок (круги) и с введением всех поправок (квадраты) для передней части детектора. На первом этапе исследования работа алгоритма была проверена на большой статистике смоделированных струйных событий (КХД струи) и итерационного конусного алгоритма. Разрешение улучшается до двух раз и нелинейность практически полностью компенсирована (в пределах 2%).  На втором этапе были созданы новые библиотеки коррекций энергии струй на пороги на энергию калориметрических ячеек. Отношение разницы отклика струй с порогами и без порогов представлены на рисунке 5.3-3 для струй с энергией 70-80 ГэВ. Рисунок 5.3-3. Отношение разницы отклика струй с порогами и без порогов для струй с энергией 70-80 ГэВ. Влияние порогов усиливается с уменьшением энергии струи. Отношение разницы отклика струй с порогами и без порогов зависит также от псевдобыстроты струй. Поэтому детектор был разделен на 5 интервалов по псевдобыстроте и для каждого интервала построена зависимость отношения разницы отклика струй с порогами и без порогов от поперечной энергии струи (рисунок 5.3-4). Зависимость была аппроксимирована с помощью функции (2) и полученная параметризация используется, чтобы рассчитать поправку энергии струи в зависимости от ее измеренной энергии. dE ∕E = A−B ∕(ET−C)2 (2)  Рисунок 5.3-4. Зависимость отношения разницы отклика струй с порогами и без порогов для струй от поперечной энергии струй. Кривая — результат аппроксимации зависимости формулой (2). 5.4 Разработка и тестирование триггера высокого уровня для димюонов в условиях большой загрузки детектора. На первом этапе завершена разработка триггера высокого уровня для регистрации кваркониев в центральной области детектора и осуществлено включение триггерного алгоритма в триггерное меню для тяжелых ионов. Предварительные исследования показали, что среднее время принятия решения во взаимодействиях тяжелых ионов составляет 0.8 сек (ускорение больше чем в 10 раз) и достигнута эффективность работы триггера 80% в центральной области. Время принятия решения триггером в зависимости от центральности взаимодействия представлено на рисунке 5.4-1, а зависимость эффективности регистрации димюонов от псевдобыстроты и поперечного импульса пары мюонов представлены на рисунках 5.4-2 и 5.4-3. Р  исунок 5.4-1. Зависимость времени принятия решения триггером от центральности взаимодействия.  Рисунок 5.4-2. Зависимость эффективности регистрации димюонов от псевдобыстроты пары мюонов. Р  исунок 5.4-3. Зависимость эффективности регистрации димюонов от поперечного импульса пары мюонов. На втором этапе были проведены заключительные испытания триггерного алгоритма на большой статистике и его перевод в программное обеспечение для запуска во время работы БАК. Также был посчитан процент срабатывания триггера для событий тяжелых ионов. Димюонный триггер первого уровня оставляет 2.7% тяжелоионных событий (фон к сигналу). Триггер высокого уровня должен внести дополнительное подавление фона. Разработанный алгоритм уменьшает выход фона в два раза до 1.23%. На основании этих расчетов был оценен выход тяжелоионных событий в секунду для разных светимостей: 36 Гц для светимости 3 кГц и 96 Гц для пиковой светимости — 8 кГц. Дальнейшее подавление выхода, если и когда необходимо, будет производиться с помощью варьирования параметров алгоритма. Окончательная настройка параметров планируется во время запуска БАК на протонных пучках. 6. Программное обеспечение для системы мониторирования радиационных условий. Требования к разработанному на первом этапе выполнения проекта программному обеспечению определялись временными параметрами и архитектурой электроники самой системы мониторирования радиационных условий, а также принятыми в системе контроля работы установки CMS требованиями. Таблица 6.-1. Ожидаемые потоки нейтронов, заряженных адронов и гамма-квантов (частиц/см2/с) в области активных элементов переднего калориметра.
В Таблице 6.-1 показаны выполненные методом Монте-Карло результаты оценочных расчетов интенсивностей потоков измеряемых частиц. Выбранные на основании данных оценок детекторы и их чувствительности показаны в Таблице 2. В общей сложности используется 16 нейтронных мониторов и 8 детекторов ионизирующих излучений – всего 24 счетчика. |
Похожие:
 | Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына удк 004. 75+004. 722 Разработка технологий высокопроизводительных вычислений с использованием неоднородных территориально-распределённых вычислительных... | | Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына... «Развитие, исследование и внедрение средств высокопроизводительных вычислений на основе технологий Грид с поддержкой гетерогенных,... |
| Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына... «Разработка архитектуры и программных средств для обеспечения взаимодействия грид-инфраструктуры рдиг/egee и создаваемой системы... | | М. В. Ломоносова Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына |
| Фгбу «пияф» удк 001. 89: 004. 31 Федеральное государственное бюджетное учреждение «Петербургский институт ядерной физики им. Б. П. Константинова» | | Реферат Отчет стр., рис., таблиц, список литературы 4 наименования Директор научно-исследовательского института ядерной физики имени Д. В. Скобельцына мгу имени М. В. Ломоносова |
| Реферат Отчет 142 стр., 13 рис., 7 таблиц, список литературы 2 наименования Директор научно-исследовательского института ядерной физики имени Д. В. Скобельцына мгу имени М. В. Ломоносова | | Научно исследовательский институт ядерной физики Г. В. Максимов, кафедра биофизики биологического факультета мгу (разделы 1, 2, 3, заключение) |
| Удк 004. 942 : 57. 026 Эволюционно стабильная информационная структура... Федеральный закон от 31. 05. 2001 №73-фз «О государственной судебно-экспертной деятельности» (выдержки) |  | Отчет о научно-исследовательской работе общие требования и правила... Федеральным государственным унитарным предприятием «Мытищинский научно-исследовательский институт радиоизмерительных приборов» и... |
| Б. П. Константинова 30 апреля в Петербургском институте ядерной физики... Данный элективный курс углубить знания по физической географии при изучении геологического прошлого своего края и увлечь учащихся... | | Программа обсуждена на Заседании ученого совета Федерального государственного... Программа обсуждена на Заседании ученого совета Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт... |
| Отчет за 2011 год открытого акционерного общества «центральный научно-исследовательский... Полное фирменное наименование: Открытое акционерное общество “Центральный научно-исследовательский институт «Дельфин» | | Российский научно-исследовательский институт Разработчик: С. В. Шмельков, преподаватель Российской академии музыки имени Гнесиных |
| Федеральное государственное бюджетное научно-исследовательское учреждение... Главный научный сотрудник отдела комплексных проблем исследования культуры, д-р истор наук, профессор | | Влияние залужения и сидерации почвы перед закладкой сада на урожайность... Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт садоводства имени И. В. Мичурина |
