The atlas level-1 muon topological trigger information for run 2 of the LHC

• Main Author: Oliveira, Marcos Vinícius Silva
• Other Authors: Cerqueira, Augusto Santiago
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Juiz de Fora 2016
• Subjects: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; MUCTPI; Seleção Topológica de Eventos; ATLAS; Primeiro Nível de Seleção de Eventos; Física de Altas Energias; Topological Trigger; Level-1 Trigger; High Energy Physics
• Online Access: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/881

Submitted by Renata Lopes ([e-mail]) on 2016-02-26T18:52:14Z No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) === Approved for entry into archive by Adriana Oliveira ([e-mail]) on 2016-03-03T14:10:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) === Made available in DSpace on 2016-03-03T14:10:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marcosviniciussilvaoliveira.pdf: 28622686 bytes, checksum: 978c3c8b8a9852bd1aaca66402c95a4e (MD5) Previous issue date: 2015-02-26 === CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior === Experimentos modernos de física de altas energias têm demandando cada vez mais a utilização de técnicas avançadas de instrumentação eletrônica, devido principalmente ao grande número de sensores e a alta taxa de eventos gerados nesses experimentos, como é o caso do LHC (Large Hadron Collider), o maior e mais energético acelerador de partículas do mundo. Para a segunda tomada de dados do LHC, o sistema de primeiro nível de seleção on-line de eventos do ATLAS, um dos maiores detectores do LHC, irá adicionar informação de posição (informação topológica) dos sinais detectados pelo detector para aumentar a eficiência de seleção de eventos para variados processos de física, como o decaímento de hádron B em um par de múons de baixo momento e os decaímentos originados de processos de violação de sabor leptónico. Um dedicado Processador Topológico (L1Topo) foi desenvolvido para selecionar eventos baseados em sua topologia e fornecer o resultado para o CTP (Processador Central de Seleção de Eventos). Esta dissertação aborda o trabalho desenvolvido na atualização da Interface de Múon para o Processador Central de Seleção de Eventos (MUCTPI), que irá transmitir informação de posição de múons para o processador topológico através de saídas elétricas originalmente desenvolvidas para teste e monitoração. Portanto, um sistema de testes foi desenvolvido e resultados gerados pelo dispositivo demonstraram a viabilidade de atualização do sistema MUCTPI para que dados sejam enviados através de suas saídas elétricas com uma taxa de transmissão (320 MHz) 8 vezes maior que a taxa inicialmente prevista em projeto. Em seguida, são abordados os desenvolvimentos em FPGA do programa embarcado do sistema MUCTPI para a codificação de informação topológica de múon, bem como os desafios para o desenvolvimento de um sistema de baixa latência. Esta inclui ainda, simulações computacionais da operação do programa embarcado desenvolvido para o sistema MUCTPI, testes no equipamento através de interfaces de monitoração e testes de integração com o processador L1Topo, que demostraram a eficácia do desenvolvimento. === Modern high-energy physics experiments, such as those taking place at the LHC (Large Hadron Collider), require the use of advanced electronic instrumentation to cope with the high number of sensor channels operating at a high rate. During the first data taking run of the LHC, the proton-proton luminosity delivered to ATLAS and CMS, two of its four detectors, made possible the discovery of the Higgs boson. For the second LHC data-taking run, the first level trigger of ATLAS will use the geometry of particle tracks (topological information) aiming at the increase of the trigger efficiency of several physics processes, such as the B-hadrons decaying to two low-pT muons and lepton flavor violation decays. For this purpose, a dedicated Topological Processor (L1Topo) was developed to process topological algorithms and provide additional trigger inputs to the CTP (Central Trigger Processor), which is in charge of reducing the collision rate of 40 MHz to a Level-1 event rate of 75 kHz based on event information from the calorimeters and muon spectrometer. This dissertation presents the upgrade of the existing Muon-to-Central-Trigger- Processor Interface (MUCTPI) with the objective of transmitting muon topological information to L1Topo through electrical trigger outputs initially intended, solely, for testing and monitoring purposes. As a first step, an error-rate test system has been developed and its results have demonstrated the possibility of reliably transmitting data through the trigger outputs at 320 MHz, eight times the nominal transmission rate (40 MHz). In addition, here is presented the FPGA firmware developments for the MUCTPI to encode and transmit the muon topological information. Furthermore, this work includes computer simulations of the MUCTPI firmware operation, hardware tests using the debugging interface, and integration tests with L1Topo processor, which have demonstrated the functionality of the upgraded MUCTPI system.