PRR Project

Summary

Esta proposta de financiamento pretende apoiar uma forte participação portuguesa no upgrade da experiência ATLAS [ATLAS-EXP] para a fase de alta luminosidade do colisionador LHC [HL-LHC]. A presente proposta é o seguimento de um projeto anterior cuja execução terminou recentemente, e que permitiu à equipa a consolidação do trabalho de I&D nas atividades em que participamos. O pedido de financiamento relativo à operação e análise de física durante o próximo período de tomada de dados do LHC é feito numa proposta separada. O programa de trabalhos proposto neste projeto foca-se nas contribuições para a Fase II do upgrade da experiência ATLAS do LHC, que permitirá o seu funcionamento com luminosidades instantâneas 7,5 vezes superiores às condições nominais do LHC. Estas actividades tiveram já um impacto significativo no trabalho da colaboração. O financiamento solicitado será crucial para a concretização dos objetivos científicos e de desenvolvimento tecnológico do projeto, bem como da participação portuguesa na experiência ATLAS. O LIP é membro fundador da Colaboração ATLAS e contribuiu para a construção e comissionamento do calorímetro TileCal, dos detectores forward e do trigger/aquisição de dados (TDAQ). Os membros da nossa equipa têm/estão a ocupar várias posições de responsabilidade na colaboração, em áreas onde o grupo está envolvido. A importância das nossas actividades foi também reconhecida pela colaboração com a atribuição de posições de coordenação e prémios por contribuições extraordinárias a vários membros do grupo. Continuamos a fazer contribuições importantes para o TileCal e o TDAQ de ATLAS. Os respectivos Memorandos de Entendimento (ME) para a Fase II foram assinados pelo Ministério da Ciência, e representam uma contribuição financeira muito significativa por parte da agência portuguesa de financiamento, FCT. Contudo, esta contribuição assegura exclusivamente os custos de construção dos produtos finais. Tal deve ser acompanhado pelo financiamento necessário para apoiar o esforço de I&D e desenvolvimento de software associado, incluindo os recursos humanos necessários ao desenvolvimento, concepção e prototipagem de novos sistemas e actualizações. Pretendemos dar continuidade aos projectos mais importantes financiados anteriormente, que incluem a renovação completa do sistema de distribuição de alta tensão e estudo do desempenho do calorímetro hadrónico TileCal (TileCal HV) [TILE-UPG2], que está inteiramente sob a responsabilidade do LIP, bem como a utilização de processadores gráficos (GPUs) como aceleradores de hardware para reconstrução rápida de eventos no TDAQ. O nosso estudo detalhado da degradação dos componentes ópticos do TileCal provou ser crucial para a identificação de um potencial problema de perda de rendimento luminoso dos cintiladores. O estudo teve impacto na estratégia de ATLAS para otimização do desempenho do TileCal e a sua continuação com novos dados será integrada no projecto actual. Uma área de atividade iniciada no projeto anterior é I&D e construção do Detector de Tempo de Alta Granularidade (HGTD) [HGTD-TDR]. Esta é uma nova e importante inclusão em ATLAS, destinada a mitigar os efeitos de uma taxa de colisões múltiplas muito elevada. A participação no upgrade da experiência ATLAS tem um valor estratégico a longo prazo, tanto para a equipa ATLAS como para o LIP na sua generalidade. Parte deste valor provém do apoio contínuo ao nosso envolvimento no TileCal. Outra parte vem da aplicação de aceleradores de hardware para computação, tais como GPUs, no software de trigger muito dependente do tempo de processamento. Finalmente, a criação e consolidação de competências no LIP para produzir electrónica e firmware para aplicações de física de partículas é de importância estratégica para o futuro. Parte deste trabalho será, portanto, realizado em estreita colaboração com o laboratório de electrónica do LIP, o eCRLab, e o Laboratório de Detectores. As atividades orientadas para o hardware são complementadas por tarefas centradas no estudo detalhado do desempenho e envelhecimento induzido por radiação de fibras e cintiladores do TileCal, que exploram os nossos conhecimentos nucleares, e em estudos prospectivos de análises de física específicas que tirem o máximo partido do conjunto de dados HL-LHC. Em resumo, este projecto tem quatro linhas principais de desenvolvimento: desenvolvimento do sistema de HV do TileCal e desempenho deste detector; o novo detector HGTD; o trigger de ATLAS, com I&D de ponta sobre a aplicação de GPUs ao processamento do trigger; e estudos de física para o HL-LHC.