System filtracji przypadków eksperymentu ATLAS.

Czyli o szukaniu igły w stogu siana.

Tomasz Bołd

1

Plan• Fizyka cząstek przed erą LHC

• Eksperymenty, unikalne wyzwania na zderzaczu hadronów i wyniki

• Filtracja w czasie rzeczywistym

• Wybrane przykłady

• Przyszłość systemu filtracji

2

Model standardowy (SM) przed LHC

• Kwarki i leptony

• Model oddziaływań

• silne poprzez wymianę gluonów

• elektrosłabe z γ, W i Z jako nośniki oddziaływań

• W SM masy nadawane przez mechanizm Brouta-Englerta-Higgsa

• Brak eksperymentalnego potwierdzenia

3

Produkcja i rozpad bozonu Higgsa arxiv:1107.5909

Różnorodne kanały rozpadu i produkcji w zależności od

masy

Dominujące kanały produkcji:

gg ! H

qq̄ ! (W |Z)H

~19pb*~4pb*

*SM dla masy MH=125GeV, ECM =14 TeV

Optymalny zderzacz hadronów i uniwersalne urządzenia detekcyjne4

Przewidywania teoretyczne i ograniczenia eksperymentalne

Złożone wykluczenia: 2 lipca 2012

Dopasowanie wynikające z pomiarów elektrosłabychGlobal EW Fit 2011

arxiv:1107.0975

5

Odkrycie bozonu H

Niezależny, zgodny wynik z pomiarem eksperymentu CMS. Kolejne, coraz bardziej precyzyjne pomiary potwierdzają naturę H. Spin - Phys. Lett. B 726 (2013), pp. 120-144

Sprzężenia - Phys. Lett. B 726 (2013), pp. 88-119

Phys. Lett. B 716 (2012) 1-29

6

Program fizyczny p-p eksperymentu ATLAS

• Bogaty program pomiarów poza bozonem H (~100📖 )

• precyzyjne pomiary Modelu Standardowego (~150📖 )

• fizyka kwarku top (~100📖 )

• fizyka hadronów z kwarkiem b/s (~30📖 )

• poszukiwanie nowych cząstek

• super-symetrycznych (~100📖 )

• i egzotycznych (~100📖 )

7

Porównanie przekrojów czynnych

• Przypadek produkcji Higgsa (i innych rzadkich sygnatur) należy wydobyć ze strumienia 109 zderzeń*

*To jest jak wybieranie jednego ziarna ryżu ze 150 ton0.1 1 10

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

10-7

10-6

10-5

10-4

10-3

10-2

10-1

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

σσσσWH

(MH=125 GeV)

HE

LHC

WJS2012

σσσσjet

(ET

jet > 100 GeV)

σσσσjet

(ET

jet > √√√√s/20)

σσσσggH

(MH=125 GeV)

LHCTevatron

eve

nts

/ s

ec f

or L

= 1

03

3 c

m-2s

-1

σσσσb

σσσσtot

proton - (anti)proton cross sections

σσσσW

σσσσZ

σσσσt

σ

σ

σ

σ

(( ((nb

)) ))

√√√√s (TeV)9

Świetlności na LHC

Wartość nominalna

Z czasem, sprawność obsługi i szereg ulepszeń pozwalają na lepsze ogniskowanie wiązek na LHC —> świetlność (chwilowa i całkowita) stopniowo rośnie

LHC Run 1

LHC Run 2

10

Wysoka świetlność - nakładanie zderzeń p-p (pile-up)

• Protony w LHC ułożone w pęczki —> podczas zderzenia pęczków dochodzi do zderzeń wielokrotnych. Jedno z nich może być interesujące.

• ~40M przecięć / sekundę

Cztery punkty interakcji podczas jednego przecięcia pęczków. Ilość interakcji obecnie.

11

Program ciężkojonowy: Pb-Pb i p-Pb

• Zupełnie różne warunki eksperymentalne • Niska świetlność, zmienna centralność zderzeń —> zmienna krotność i

zajętość det. • Pomiary różne od programu p-p • Właściwości plazmy kwarkowo-

gluonowej (QGP) • korelacje, interakcje z

obiektami kolorowymi, elektrosłabymi

• Badanie modyfikacji funkcji struktury protonu związanego w jądrze

• Pomiary oddziaływań peryferycznych (np. ɣɣ → ɣɣ)

~30📖

12

hit

Budowa detektora i strumień danych

Detektory ATLAS posiadają ~100M kanałów odczytu, odczytywane co 25ns,

zakładając binarny odczyt —> 4 1015 b/s, technologicznie nieosiągalne! 13

Proces rejestracji produktów zderzenia

• t0=0 zderzenie - 10-27

s produkty

• t=t0+0.1ns sygnał w pierwszej warstwie detektora śladów

• t=t0+3.5ns cząstka opuszcza detektor śladów TRT

• t=t0+5ns cząstka w kalorymetrze elektromagnetycznym

• t=t0+14ns - miony opuszczają kalorymetr hadronowy

• t=t0+30ns - miony opuszczają detektor

• uproszczone informacje przesyłane do pod-systemów wyzwalania

• jednocześnie przesyłane do buforów odczytu “na detektorach” w oczekiwaniu na decyzję o rejestracji

• t=t0+2.5μs - decyzja o akceptacji - dane kopiowane do głębszych buforów systemu odczytu

*Czasy przy założeniu v=c, i emisji w η=0.

Kolejne zderzenie

0

25

t[ns]

Kolejnych 100

14

System filtracji online• Pomiar obiektów σ≈pb —> efektywny system filtrowania z

redukcją ~105-107

• Część systemu (L1) musi pracować z częstością LHC (40 MHz)

• Dedykowana elektronika

• Precyzyjna filtracja (HLT) odbywa się na farmie komputerów

• Dedykowane/szybkie algorytmy

Elementarnym sposobem ograniczenie ilości danych jest zaniedbanie kanałów bez sygnału (zero-suppression) - czynnik 5-10

15

System filtracji online

• Dane liczbowe typowe dla 2016

16

2011-2013 - dwa poziomy HLT

Część sprzętowa - L1• Zgrubne sygnały detektorowe dostarczane do

układów implementujących proste algorytmy

• Koincydencje geometryczne → miony

• Wyszukiwanie maksimów metodą przesuwającego się okna → depozyty kalorymetryczne

• Przepuszczane są przypadki spełniające jeden z 256(512) kryteriów logicznych

• Dodatkowa informacja - charakterystyka rejonów aktywności (RoI)

2008 JINST 3 P03001

– 16 –

Figure 13. Elements used for the e/γ and τ/hadron algorithms.

improved selectivity in demanding narrow showers is useful. In the case of the e/γ algorithm at least one of the four sums is then required to pass a programmable ‘cluster’ threshold in ET. For the τ/hadron algorithm each of the four EM 1 × 2 and 2 × 1 pairs is added to the sum of the 2 × 2 ‘core’ towers in the hadronic calorimeter, and at least one of the four sums is required to pass a threshold.

For the isolation requirements, the ET values for the 12 EM towers surrounding the central 2 × 2 region are summed and required to be less than a programmable ‘EM isolation’ threshold. The ET values for the 12 hadronic towers surrounding the central 2 × 2 core region are also summed and required to be less than a programmable ‘hadronic isolation’ threshold. For the e/γ algorithm only, to ensure that the shower is contained in the EM calorimeter, the sum of the core 2 × 2 hadronic region must be less than a programmable ‘hadronic veto’ threshold.

The ‘cluster’ threshold requirement is ‘greater than’, so that setting the threshold to its maximum value of 255 GeV makes it impossible to satisfy, and so turns it off. In a similar way, the various isolation thresholds require ‘less than or equal to’, so that setting a threshold to its full-scale value of 63 GeV effectively turns off that particular isolation requirement.

The isolation thresholds for both algorithms are fixed values, rather than ratios of isolation energy to cluster energy. Here too, physics studies [5] showed that using this approach, which is much simpler to implement, does not significantly decrease performance. In practice, the trigger menus will set much less demanding isolation thresholds (or none at all) for very energetic objects, while lower thresholds will need to have stricter isolation criteria in order to control the rates at the expense of some signal loss.

The CP provides 16 of these combinations, or sets, of cluster threshold and isolation conditions. Eight of the sets are for e/γ triggers, while the other eight can each be programmed to carry out either the e/γ or τ algorithms. For each set the cluster and isolation/veto thresholds

Częstość redukowana do ~100kHz Decyzja wypracowana w 2.5 µs

17

Filtr wysokiego poziomu - HLT• W rejonach zidentyfikowanych przez L1 wykonywana

jest rekonstrukcja obiektów fizycznych

• Znaczne przyśpieszenie obliczeń w porównaniu do pełnej rekonstrukcji (złożony proces)

• Optymalizacja procesu odrzucania (99% przypadków jest odrzucanych)

• Wykorzystuje się typowo ok 2-5% informacji z detektora • Mniej kosztowny system odczytu • Tańsza sieć do transmisji danych • Mniejsza farma HLT

Częstość redukowana do ~1kHz Decyzja wypracowana w 300 ms*

* parametry z Run 2: 2015-2016

RoI

18

Oprogramowanie w c++ Kilkaset algorytmów

Proces filtracji HLT w pigułceprzykład elektronu

1. Rekonstrukcja klastra → parametry kaskady elektromagnetycznej

2. Sprawdzenie depozytu i kształtu kaskady

3. Rekonstrukcja śladów w ID → ślady

4. Kombinacja śladów z kaskadą → elektrony

5. Weryfikacja hipotezy elektronu

Tracking FEX

Electron FEX

Electron Hypo

Reject

Reject

Accept

Accept

Calo FEX

Calo Hypo

FEX - Feature Extraction algorithm Hypo - Hypothesis verification algorithmNastępnie kroki 1-5 powtórzone

przez precyzyjne algorytmy.

✖

✖

19

Sterowanie HLT• Algorytm nadrzędny

• Dekodowanie informacji L1 • Sterowanie rekonstrukcji w rejonach

zainteresowań w optymalny sposób • Podsumowanie decyzji

• Stosuje zaawansowane techniki programistyczne dla maksymalnej optymalizacji procesu • grafowe struktury danych • abstrakcje procesu decyzyjnego • eliminacja powtórzeń • odporność na błędy danych

Wizualizacje struktury danych (graf skierowany - poli-drzewo) w procesie podejmowania decyzji: różowe trójkąty - hipotezy odrzucone zielone trójkąty - hipotezy potwierdzone

Rekonstrukcja HLT ok 10-100 razy szybsza niż offline. time [ms]0 500 1000 1500 2000

even

ts

1

10

210

310

410L2 execution time

Caching disabled<time> = 60 msCaching enabled<time> = 38 ms

Trigger OperationsATLAS Trigger Run Offline

Czas przetwarzania przy zastosowaniu jednej z technik optymalizacyjnych20

Idea stopniowej selekcji

Parametr (np. pT)

Ilość

prz

ypad

ków

(czę

stoś

ć)

“Precyzyjna” selekcja (HLT)“Zgrubna” selekcja (L1)

Użyteczne dane

Zmarnowane zasoby

21

Selekcja idealna

Niewydajna selekcja

Parametry systemu filtracji• Niech a - oznacza akceptację

przypadku, T - wystąpienie sygnałuP(a) = P(a|T)P(T) + P(a|~T)P(~T)

• Efektywność - 𝛜 ~1

• Czystość - P(a|~T) << 1

• Uwaga: P(~T) wielokrotnie większe (zob. przekroje czynne)

• W praktyce: jak największa efektywność i akceptowalna częstość całkowita

22

r [a.u.]0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

t [a.

u.]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

r [a.u.]0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

t [a.

u.]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

r [a.u.]0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

∈

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

r [a.u.]0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

∈

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Słaba korelacja

Dobra korelacja

r r

rr

𝛜t t

𝛜

małe duże

czys

tość

Selekcja w systemie wyzwalania bazuje na “uproszczonych” parametrach

efekty

wność

Zakres pracy HLT• Weryfikuje dla każdego przypadku ~2000 hipotez

sygnału

• fotony, elektrony, miony, leptony tau, inkluzywne dżety hadronowe, oznaczone dżety z hadronizacji kwarku b, neutrina

• i kombinacje powyższych

• w programie ciężko-jonowym dodatkowo: kategorie przypadków o wysokich krotnościach czy ultra-peryferycznych

23

Pierwsze włączenie HLT w 2010

Moment włączenia pierwszego algorytmu HLT

Maksymalna częstość zapisu

24

Filtr elektronowy • Przypadki z rozpadem W/Z

• Wielostopniowa rekonstrukcja w RoI

• Klaster EM, dopasowany ślad

• ~10 zmiennych separujących od tła hadronowego

ratioE0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

-410

-310

-210

-110

1

Isolated electrons

Hadrons

Non-isolated electronsBackground electrons

ATLAS PreliminarySimulation

RoI in the calorimeter

luminous region − beam spot

RoI in the ID

25

B

Filtr elektronowy c.d.

[GeV]TElectron E10 15 20 25 30 35

Effic

ienc

y

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

ATLAS

ν e→e15_medium with W-e+ e→e15_medium with Z

ν e→e20_loose with W-e+ e→e20_loose with Z

[GeV]T

E0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Trig

ger e

ffici

ency

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Data, HLT_e24_lhmedium_iloose_L1EM18VH ee MC, HLT_e24_lhmedium_iloose_L1EM18VH→Z

Data, HLT_e24_medium_iloose_L1EM18VH ee MC, HLT_e24_medium_iloose_L1EM18VH→Z

ATLAS Preliminary

∫=13 TeV, sData 2015, -1

L dt = 15.7 pb

ηElectron -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

Effic

ienc

y

0.88

0.9

0.92

0.94

0.96

0.98

1

ATLAS

ν e→e15_medium with W-e+ e→e15_medium with Z

ν e→e20_loose with W-e+ e→e20_loose with Z

2011

2015 p-p

[TeV]FCalT EΣ

0 1 2 3 4 5

Trig

ger e

ffici

ency

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-1bµ T&P 357 -e+ e→Z -1bµmin-bias 20.4

= 5.02 TeVNNsPb+Pb |<2.5η|

> 20 GeVele,looseT

offline p > 15 GeVele,loose

Tonline p

PreliminaryATLAS

2015 Pb-Pb

26

Pb-Pb - średnie depozyty działają jak pile-up —> zmodyfikowane kształty

kaskad, specjalne algorytmy korygujące

aby utrzymać wydajność.

Przy wysokiej L znacznie podniesiony próg: 15 —> 24 GeV. Dodatkowa selekcja redukująca tło —>

gorsza efektywność.

[GeV]T

E20 40 60 80 100

Effic

ienc

y0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

HLT_g25_loose

HLT_g35_loose

ATLAS Preliminary∫ = 13 TeV, sData 2015, µL dt = 719 -1b

|<2.37η|<1.37, 1.52<|η0<|

Filtr fotonowy• γγ - złoty kanał

rozpadu H • γ - SUSY • Czysty proces

kalibracyjny QCD: q+g ⟶q+γ

• W Pb-Pb, sonda nieczuła na QGP

No

trev

iew

ed

,fo

rin

tern

al

circu

latio

no

nly

[TeV] FCal TEΣ

0 1 2 3 4

Trig

ger e

ffici

ency

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

with UE subtractionwithout UE subtraction

= 5.02 TeV,NNsPb+Pb, -1bµ1

loose photon, |<1.37γη| > 25 GeVγ

Tpoffline

> 20 GeVγ

Tptrigger

ATLAS Preliminary

Figure 15: E�ciencies of the high level single photon loose triggers in the barrel region of the electro-magnetic calorimeter measured as a function of the total transverse energy in the forward calorimeter,FCal ⌃E

T

. Two triggers require loose online photon with transverse momentum greater than 20 GeV anddi↵er only by the implementation of the online underlying event (UE) subtraction algorithm. E�ciencyis evaluated w.r.t. o✏ine loose photon requiring matching to the trigger. The error bars indicate statisticaluncertainties only.

14

[GeV]T

E110 120 130 140 150 160 170 180

Effic

ienc

y

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

HLT_g120_loose

HLT_g140_loose

ATLAS Preliminary∫ = 13 TeV, sData 2015, µL dt = 719 -1b

|<2.37η|<1.37, 1.52<|η0<|

Porównanie wydajności

algorytmów dla p-p i Pb-Pb w

danych Pb-Pb

2015 Pb-Pb

2015 p-p

27

• rekonstrukcja i identyfikacja podobnie jak dla elektronów - nie wykorzystuje się informacji o brakującym śladzie

Filtr mionowy• Rozpady W/Z, (pośrednio τ),

b-jet, J/Ψ, ϒ, fizyka B

• rekonstrukcja śladu w systemie mionowym

• ekstrapolacja do detektora centralnego

• rozdzielczość pędu dla niskich i wysokich pędów, kombinacja estymacji z obu systemów

luminous region − beam

spot

RoI in the ID

RoI in the MS

track

[GeV]T

Muon p0 20 40 60 80 100

]−1

) [G

eVof

fT

− 1

/ptr T

(1/p

σ

0

1

2

3

4

5

-310×

ATLASL2 CombinedEF MS onlyEF Combined

28

B

B

Filtr mionowy cd• Inkluzywne filtry do pT>15,20 GeV • Sprzętowy filtr ma ograniczoną ~80% wydajność

w części centralnej (ograniczenie konstrukcyjne) —> μμ mają ograniczoną wydajność (60%)

• Drugi muon znajdowany poprzez rekonstrukcję wszystkich śladów (full-scan) w HLT

• Filtr niezależny od efektu pile-up

[GeV]T

p3 4 5 6 7 8 10 20 30 40 210

Effic

ienc

y

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

= 7 TeVsData 2011 |<1.05

µη|

ATLAS Preliminary

L1_MU10 (2-station coincidence)

L1_MU11 (3-station coincidence)

[GeV]µµm1 10 210

Entri

es /

50 M

eV

210

310

410

510

610

710 TriggerEF_2mu4_DiMuEF_2mu4_JpsimumuEF_2mu4_BmumuEF_2mu4_UpsimumuEF_mu4mu6_JpsimumuEF_mu4mu6_BmumuEF_mu4mu6_UpsimumuEF_mu20

Z

ρ/ω φ

ψJ/

(2S)ψ(1S)Υ

(2S)Υ(3S)Υ

-1 L dt ~ 2.3 fb∫ = 7 TeV s

ATLAS Preliminary

[GeV/c]T

Muon p0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

L1_

MU

15 e

ffici

ency

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2ATLAS Preliminary -1 L dt = 54.8 pb∫=13 TeV, s

| < 1.9η, 1.3 < |µµ→Z

L1_MU15 w/o FI coincidence

L1_MU15 w/ FI coincidence

[GeV]T

Muon p0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Rat

io

0.860.880.9

0.920.940.960.98

1

[GeV]T

Muon p0 20 40 60 80 100 120 140 160

Effic

ienc

y

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1ATLAS -1 L dt = 20.3 fb∫ = 8 TeV, s

|<1.05η, mu24i OR mu36, |µµ →Z

DataMC

[GeV]T

Muon p0 20 40 60 80 100 120 140 160

Dat

a / M

C0.9

0.951

1.051.1

20 22 24 26 28 3000.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

]-1s-2 cm33Inst. Lumi. [103 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5

Rat

e [H

z]

0

10

20

30

40

50

60

70

80ATLAS Trigger Operations

= 8 TeVsData 2012,

mu24imu36

mu40_SA_barrel

2mu13

mu18_mu8_FS

3mu6

p-p 20122015 - dodana koincydencja redukująca tło

29

Filtr na hadrony 𝜏• Rozpady W/Z, H-> 𝜏𝜏, BSM

• 65% rozpadów 𝜏 na piony (pozostałe z e i μ)

• sygnatura w detektorze - skolimowany klaster z 1 (1-prong) lub 3 śladami (3-prong)

• rekonstrukcja i identyfikacja klastra EM+HAD na podstawie kształtu kaskady

• rekonstrukcja śladów w relatywnie dużym obszarze - optymalizacja min. pT, rekonstrukcja dwustopniowa

• ze względu na duże podobieństwo “dżetu”- 𝜏 z “dżetem”-qg, selekcja wykonywana za pomocą technik analizy wielowymiarowej (np. BDT)

τq,g

]-1s-2cm30Instantaneous luminosity [101000 1500 2000 2500 3000

EF o

utpu

t rat

e [H

z]

2

4

6

8

10

12

EF_tau29T_medium1_tau20T_medium1EF_tau29T_medium_xe35_3L1J10EF_tau20_medium_e15vh_mediumEF_tau20_medium_mu15EF_tau125_medium1

ATLAS Trigger OperationsData 2011

1317 colliding bunches

Sygnatura nie “odporna” na efekt pile-up

Track multiplicity0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Arbi

trary

uni

ts

-410

-310

-210

-110

1

ATLAS Simulation MCττ→Z

Di-jet MCMulti−prong

Track multiplicity0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Arbi

trary

uni

ts

-510

-410

-310

-210

-110

1

ATLAS Simulation MCττ→Z

Di-jet MCOne−prong

Signal efficiency0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Back

grou

nd re

ject

ion

210

310

410

LLH

BDTmulti-prong

ATLAS Simulation

med

ium

targ

et e

ff.

30

[GeV]T

Offline jet E20 30 40 50 60 100 200 300

Effic

ienc

y [%

]

0

20

40

60

80

100ATLAS Preliminary

Data 2011 - L1_J10, J15, J30, J50, J75

Herwig

Pythia

|<2.8jetη=7TeV |s

[GeV]TOffline Jet E0 20 40 60 80 100 120 140

Effic

ienc

y

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Centrality0-10%10-20%20-40%40-60%60-100%

R=0.2Tanti-k thresholdT20 GeV E

ATLAS Preliminary= 2.76 TeVNNsPb+Pb

Filtr dżetów QCD• Dane dla studiów QCD

• Filtr inkluzywny łatwy w implementacji

• Bardzo wysoki próg 400 GeV w 2016

• niższe E dżetu+inne sygnatury

• Bardziej złożone sygnatury: wiele dżetów, L1 - niewydajne z powodu ograniczonej granulacji —> można to naprawić w HLT

• Dla Pb-Pb energia poprawiana podobnie jak dla fotonów

• Od 2015 dla dżetów wykonuje się “analizę” bez pełnych przypadków

[GeV]T

jet EthOffline 60 50 100

Effic

ienc

y

0

0.5

1

L1 6j10L2FS 6j10

ATLAS preliminaryData 2012 6 offline jets≥

R=0.4Tanti-k<2.8jetη

[GeV]T

Offline jet E30 40 50 60 70 100 200 300

Effic

ienc

y [%

]

0

20

40

60

80

100ATLAS Preliminary

Data 2011 - L2_j25, j35, j50, j70, j95

Herwig

Pythia

|<2.8jetη=7TeV |s

[GeV]T

Leading jet p210×2 210×3 210×4 310

Num

ber o

f Jet

s / [

GeV

]

1

10

210

310

410 Data Scouting jets

HLT jets selected by any single jet trigger

PreliminaryATLAS-1 = 13 TeV, 6.25 pbs

2015 Data: Single Run

31

b-jet efficiency [%]40 50 60 70 80 90 100

Ligh

t jet

reje

ctio

n

1

10

210

310

410

ATLAS Preliminary- simulationtt

s = 13 TeV

> 55 GeV, |T

Jet p | < 2.5η

(offline algorithms)MV2c20

(online algorithms)IP3D+SV1

points (IP3D+SV1)2012 operating

superRoI

split to RoI tracking

in RoI

+vertexing ET cut b−tag

jet35

tracking

+ vertexingAll Det RoI jet reco jet hypo

Filtr dżetów z kwarku b• Rozpady t, HH->4b,…

• Po rekonstrukcji klastra złożony proces oznaczania “zapachu”

• ślad będący mionem

• dla celów kalibracyjnych

• w pomiarach na danych Pb-Pb

• ślady pochodzące z wtórnego wierzchołka

• w przeciwieństwie do rekonstrukcji offline dokładna identyfikacja wierzchołka jest wyzwaniem obliczeniowym i logistycznym

• Duże podobieństwo z tłem -> techniki MVA

axis

PVIP

SV

Jet

Signed transverse IP significance-10 -5 0 5 10

Entri

es

1

10

210

310

410ATLAS Preliminary

=7TeVsb-jetc-jetlight jetData 2011

[GeV]T

Offline jet p0 50 100 150 200 250 300

310×

Entri

es

110

210

310

410

510

610

710

810

910mu4 and j10mu4 and L1_J10mu4 and L1_J20mu4 and L1_J30mu4 and L1_J50mu4 and L1_J75mu4 and L1_J135

ATLAS Preliminary=7TeVs

100 200 300

32

Filtr neutrinowy• Procesy EW, “nowa fizyka”

np. WIMP

• Obserwabla: brakujący pęd transwersalny -> w systemie wyzwalania brakująca energia

• Bardzo niepożądana wrażliwość na efekt pile-up

• Bezustanne prace and usprawnieniem

• W przyszłości użyte będą ślady

[GeV, EM scale]missT

EOffline0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Effi

cien

cy

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

candidatesνµ →W

from MCνµ →W

ATLAS

[GeV, EM scale]missT

EOffline0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Effic

ienc

y

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

candidatesνµ →W

from MCνµ →W

ATLAS

]-1 s-2 cm30Luminosity [10

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Rat

e [H

z]

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

L1_XE25

ATLAS

[GeV]missT

EOffline0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

[GeV

]m

iss

T

EEF

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200 2Ev

ents

/ (3

GeV

)

1

10

210

310

410

510ATLAS

= 0.6-3.8 p-p coll/BCµ

[GeV]missT

EOffline0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

[GeV

]m

iss

T

EL1

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200 2Ev

ents

/ (3

GeV

)

1

10

210

310

410

510ATLAS

= 0.6-3.8 p-p coll/BCµ

2010

33

Przebudowa systemu wyzwalania

• Po roku 2023 LHC —> HL LHC • ECM ↗ L ↗ ⇒ częstość ↗, wzmocniony efekt nakładania

• Detektor ATLAS częściowo przebudowany w tym system wyzwalania • L1: 0.4 MHz (z 0.1 MHz obecnie), HLT: 10 kHz (z 1 kHz)

• rozważana opcja L1: 1 MHz • Farma HLT nie może być powiększona (ograniczenie dostępnej mocy elektrycznej) • Wymagane będą jeszcze szybsze algorytmy (kombinatoryka), finalna selektywność

jak po użyciu algorytmów “offline” • Trwają prace nad przebudową sterowania HLT (do 2020), dalsze usprawnienia do 2027 ->

projekt pochłonie ~250 FTE • Techniki MVA i głębokiego uczenia (Deep Learning) • Obliczenia wspomagane akceleratorami sprzętowymi (karty graficzne GPU, FPGA,

systemy pamięci adresowanej zawartością - CAM) • Wielowątkowość, lepsze wykorzystanie nowoczesnych architektur procesorów

• 21-23 lutego 2017 - mini. konferencja na naszym wydziale

Bez przebudowy spada akceptancja dla wielu kanałów: spada zdolność

pomiarowa eksperymentu

34

Podsumowanie• Eksperyment fiz. wysokiej energii nie istnieje bez systemu

wyzwalania. To tu zaczyna się fizyka!

• W ATLASie system złożony z części sprzętowej i programowej

• System sprawdzi(ł) się podczas zbierania danych 2010-2019

• Po modernizacji LHC wyższa świetlność i energia. Jeszcze trudniejsze wyzwania dla systemu wyzwalaniabe !

• Przebudowa systemu HLT w trakcie planowania