Luminosity measurements with the LUCID detector in the ATLAS experiment

La misura della luminosità è un obiettivo importante per tutta la fisica del modello standard e per la scoperta di nuova fisica, poiché è legata alla sezione d'urto (σ) e al rate di produzione (R) di un determinato processo dalla relazione L = R*σ. Nell'eserimento ATLAS a LHC è installato un monitor di luminosità dedicato chiamato LUCID (Luminosity measurements Using Cherenkov Integrating Detector). Grazie ai dati acquisiti durante il 2010 la valutazione off-line delle performances del LUCID e l'implementazione di controlli on-line sulla qualità dei dati raccolti è stata possibile. I dati reali sono stati confrontati con i dati Monte Carlo e le simulazioni sono state opportunamente aggiustate per ottimizzare l'accordo tra i due. La calibrazione della luminosità relativa che permette di ottenere una valutazione della luminosità assoluta è stata possibile grazie ai cosiddetti Van der Meer scan, grazie ai quale è stata ottenuta una precisione dell'11%. L'analisi della fisica del decadimento della Z è in tuttora in corso per ottenere tramite il rate a cui avviene il processo una normalizzazione della luminosità con una precisione migliore del 5%.

Test vector generation for the phase II ATLAS event filter trigger upgrade

In the near future, the LHC experiments will continue to be upgraded as the LHC luminosity will increase from the design 1034 to 7.5 × 1034, with the HL-LHC project, to reach 3000 × f b−1 of accumulated statistics. After the end of a period of data collection, CERN will face a long shutdown to improve overall performance by upgrading the experiments and implementing more advanced technologies and infrastructures. In particular, ATLAS will upgrade parts of the detector, the trigger, and the data acquisition system. It will also implement new strategies and algorithms for processing and transferring the data to the final storage. This PhD thesis presents a study of a new pattern recognition algorithm to be used in the trigger system, which is a software designed to provide the information necessary to select physical events from background data. The idea is to use the well-known Hough Transform mathematical formula as an algorithm for detecting particle trajectories. The effectiveness of the algorithm has already been validated in the past, independently of particle physics applications, to detect generic shapes in images. Here, a software emulation tool is proposed for the hardware implementation of the Hough Transform, to reconstruct the tracks in the ATLAS Trigger and Data Acquisition system. Until now, it has never been implemented on electronics in particle physics experiments, and as a hardware implementation it would provide overall latency benefits. A comparison between the simulated data and the physical system was performed on a Xilinx UltraScale+ FPGA device.