PRR Project

Summary

O Programa de Física da experiência CMS no Large Hadron Collider (LHC) visa responder a questões fundamentais da física de partículas. Os dados coletados pelas experiências do LHC desde 2010 produziram uma vasta quantidade de resultados. O destaque vai para a observação em 2012 de um bosão de Higgs com massa de 125 GeV pelas colaborações ATLAS e CMS [1,2]. O estudo detalhado do bosão de Higgs é um imperativo científico que deve ser prosseguido a um nível de precisão estatística superior ao que está disponível atualmente. Os estudos de precisão do Higgs e a busca de nova física justificam a necessidade de maior luminosidade. O High-Luminosity LHC previsto em 2029 responde a este objetivo alcançando uma luminosidade muito acima daquela para que CMS foi projetado. O detetor CMS requer atualizações importantes para preservar a eficiência, a resolução e a rejeição de fundo a alta luminosidade. Nas últimas duas décadas, o LIP fez contribuições importantes para a construção e para a fase-1 da atualização do detetor CMS, bem como para o programa de física da experiência. O LIP teve um papel de liderança no projeto e construção de componentes importantes do detetor CMS [3], nomeadamente, o Sistema de Aquisição de Dados do sub-detetor ECAL [4] e o Sistema Trigger de CMS [5]. Após o início do LHC em 2010, o LIP fez contribuições importantes para o programa de física de CMS, em particular a descoberta de um bosão de Higgs [6,7]. Na fase-1 da atualização do detetor [8,9], o grupo LIP construiu e instalou um novo sistema de links óticos de alta velocidade que liga o ECAL ao sistema de trigger [10]. O grupo LIP também liderou o desenvolvimento do novo espectrómetro de protões PPS [11] que adquiriu dados de física integrados em CMS a partir de 2016. Após a assinatura pela FCT do “Memorandum of Understanding of the Phase-2 Upgrade”, o grupo LIP está profundamente envolvido na I&D e na construção da fase-2 da atualização do detetor CMS [12]. O grupo participa em três projectos da fase-2 da atualização do detetor CMS, designadamente a contrução do MIP Timing Detector (MTD), a actualização da electrónica do Calorímetro Eletromagnético (ECAL), e a construção do novo calorímetro de amostragem de alta granularidade HGCAL. Este programa de investigação reflete a relação estreita entre o papel histórico e a experiência tecnológica do grupo LIP nos calorímetros e no trigger da experiência CMS, as novas oportunidades oferecidas pela fase-2 da atualização dos detetores de CMS e a competência mundialmente reconhecida de empresas portuguesas de microeletrónica em domínios relevantes para o projeto. A adição do novo MIP Timing Detector permite medir o tempo de deteção das partículas carregadas com uma precisão de 30 ps [13], o que é indispensável para minimizar o impacto do enorme fundo de eventos “pileup” preservando o potencial de física do detector CMS no HL-LHC. O grupo LIP é responsável pelo projeto e construção do sistema de leitura do “barrel timing layer” do MTD incluindo um ASIC TOF de alto desempenho para medição do tempo. Esta candidatura visa financiar as actividades do grupo Português na actualização do detector CMS.