2. • CERN - Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire
– A CERN a részecskefizikai kutatások európai szervezete, a világ legnagyobb
részecskefizikai laboratóriuma
– A francia-svájci határon helyezkedik el, Genftől kissé északra.
– Az alapító okiratot 1954. szeptember 29-ben 12-en írták alá,
– jelenleg viszont már 20 tagországgal rendelkezik.
• Anglia, Ausztria, Belgium, Bulgária, Csehország, Dánia, Finnország, Franciaország,
Görögország, Hollandia, Lengyelország, Magyarország, Németország, Norvégia,
Olaszország, Portugália, Spanyolország, Svédország, Svájc, Szlovákia
– A CERN fő feladata az infrastruktúra (részecskegyorsítók) biztosítása a
nagyenergiájú fizika számára. Nemzetközi együttműködések keretében számtalan
kísérletet építettek fel itt.
2012.10.18. Budapest Science Meetup 2

3. • LHC – Large Hadron Collider
– A CERN és a világ legnagyobb részecske gyorsítója
– 100 m mélyen a föld alatt
– 27 km kerületű gyorsító
– Protonokat gyorsít 450 GeV-ról 4 TeV energiára.
– Valamint ólom ionokat a nehézion fizika számára (az
éves programból csak egy hónapig üzemel ilyen módon)
2012.10.18. Budapest Science Meetup 3

4. Return iron Yoke in red Endcap Lemezek:
Y Cathode Strip Chamber (CSC)
X
Hossz: 22 meter
A CMS Átmérő: 15 meter
koordinátarendszere
Tömeg: 14500 t
Szolenoid: 3.8 Tesla
Z
Yoke Muon Barrel Muon Endcap
(vasköpeny) (MB) állomások (ME) állomások
Endcap: YE
Yoke Barrel: YB
Barrel gyűrűk: Resistive Plate
Drift Tubes (DT) Chambers (RPC)
Mind a Barrel-ben, mind
az Endcap-on
Barrel: 4 DT állomás 5 vasgyűrűben, valamint
12 (3) vagy 14 (1) phi-szektor: 250 kamra összesen
2 Endcap: 4 CSC állomás a 3+3 endcap-lemezen
valamint 18 (3) or 36 (5) phi-szektor: 468 kamra összesen
2012.10.18. Budapest Science Meetup 4

5. A CMS működésében nagy fontossága
van a müonok pontos impulzusmérésének.
A müon rendszer akkor képes a pontos
müonimpulzus mérésre, ha pontosan
ismert a Müon rendszer és a Central
Tracker egymáshoz viszonyított helyzete.
2012.10.18. Budapest Science Meetup 5

6. ~10mm ~4mm
I. Gyűrűk
geometriája:
~5mm ~5mm ~2mm ~2mm
YB0 gyűrű A többi gyűrű
VI. Hő- Dilatáció:
II. Gyűrűk effektusok: Vas: 13 µm/m/deg
bezárása: ΔX,Y,Z: ±2 mm Alu: 24 µm/m/deg
T+ΔT oC
~2.5mm* ~2.5mm*
V. Mágnes
hatása T oC
* Első bekapcsoláskor maradandó ~2mm rővidülés
* Eltérések = eltérések az ideális geometriától
2012.10.18. Budapest Science Meetup 6

7. Endcap
Barrel
Link
2012.10.18. Budapest Science Meetup 7

8. Diagonális
mérések fényútjai
A 250 db müonkamrán kb
9000 LED fényforrás
helyezkedik el. Ezek Videoszenzorokat
fényét kb 600 tartó szénszálas
videoszenzor érzékeli. struktúrák (MAB)
36 db miniszámítógépből A müonkamrákra
álló elosztott hálózat végzi szerelt LED-ek
a mérést. mérésének fényútjai
LED Elemi mérés
Lencse+diafragma Video -
szenzor A mérőrendszer
L= 50 Mágnesvas
0–3
000 m (384 x 288 px
1px = 12 x 12 µm
mérési pontossága
m
20,3
0,70
mm
8-bit)
Müonkamrák 200-400 mikron.
2012.10.18. Budapest Science Meetup 8

9. LED
Villa
Müon kamra
Szenzor
MAB
Kamera
BoardPC
2012.10.18. Budapest Science Meetup 9

10. Kamera Precíziós X-Y mozgatóasztal Müon
Kamera kamra
Video-
Y kamerák
X
Kalibrációs mérőeszköz Kamrakalibrációs mérőeszköz
Debrecenben a CERN-ben
1200 fényforrás és ~700 video- MAB
szenzor összeállítása és
kalibrációja
~260 müonkamra Referencia
fényforrások
felszerelése fényforrásokkal
és ezek kalibrációja
36 db MAB felépítése és
kalibrációja MAB-kalibrációs mérőeszköz
2012.10.18. Budapest Science Meetup a CERN-ben 10

11. YE+1 YB+2
DCOPS
LD AR
Link line
ASPDs MAB
SLM
2012.10.18. Budapest Science Meetup 11

12. Measurement (only MB1-2-3 chambers) • COCOA: CMS Object-oriented Code for Optical
data Alignment; Geometrical reconstruction program
based on iterative non-linear χ2 fit
DQA
• DQA: Data Quality Assurance
automatic COCOA
editor
– checks raw measurement data and exclude bad
Calibration data
measurements. For example fast pattern check to
COCOA exclude reflection
reconstruction
– without it system wouldn’t tolerate bad
MABs and MB1-2-3
measurements!
chamber positions in
arbitrary coordinate system
• During the first step MB1-2-3 stations define the
automatic COCOA barrel.
editor
Barrel MB4
chamber
• Station 4 DTs are added in a second step. Reason:
COCOA
measurement s
reconstruction
– computational problem significantly simpler and
reco runs much faster
MABs and all DT chamber – knowledge of camera positions on MABs for outer
positions in arbitrary station is less precise than internal barrel, therefore
coordinate system the structure is essentially not affected by excluding
station 4
COCOA
YB±2 MAB (12) fit of YB±2 MAB • Overwhelming part of these steps are automatized
positions from positions – fit (specially the measured and calibration data
Link system Barrel data on Link
data
collection from Database) and we plan to make the
reconstruction fully automatic
MABs and all DT
refined by a track-based
chamber positions in
alignment method
Link coordinate system
(with few tens of thousands
(i.e initial tracker–barrel
of global muon tracks)
“cross-alignment)
2012.10.18. Budapest Science Meetup 12

13. ATOMKI: Fenyvesi András*, Imrek József, Kiss Károly,
Novák Dezső, Molnár József, Sass Viktor, Szabó Béla,
Székely Géza, Végh János*
CERN: Laurent Brunel *,**, Marc-Henri Bovard*, Hubert Gerwig,
Jordi Mocholi, Adriana Patino Revuelta, nyári diákok*
DE Kis.Fiz: Béni Noémi***, Biró Zoltán, Kapusi Anita, Raics Péter,
Szabó Zsolt, Szillási Zoltán***, Ujvári Balázs, Zilizi Gyula,
diákok*
HEPHY, Vienna: C-E. Wulz*
KFKI-RMKI: Bencze György, Zalán Péter*, Endrőczi Gábor
* Egy adott periódusban ** Szintén DE KisFiz *** 2009-től ATOMKI
2012.10.18. Budapest Science Meetup 13

14. Movements of the YB-2 YB+2
Z-bar LEDs vs #run
in the Z direction
15° 15°
Final closure of
Barrel @ 2T
relaxation effect @ 75° 75°
beginnig of 0T (~8-10h)
135° 135°
Final closure
3.8 T reproducibility:
~< 100 microns 195° 195°
switching-on effect!!!
max 200 microns
1 day long 255° 255°
1.8T 1.8T
0T 0T
3.8T 3.8T 3.8T 3.8T 3.8T 3.8T 3.8T 3.8T
0T 0T 0T 0T 0T 0T
315° 315°
2012.10.18. Budapest Science Meetup 14

15. • In order to study the effect of the alignment on highly energetic muons, cosmic
ray muons must be used. Currently there are very few high momentum muon
tracks (above 200 GeV/c) from pp collisions.
• Gaussian width of the difference in q/pT between top and bottom reconstructed
cosmics using design and aligned muon chamber positions compared to
Tracker-only reconstruction.
Aligned muon system
improves
tracker-only pT
measurement above
100 GeV/c
2012.10.18. Budapest Science Meetup 15

16. γγ event e-e- µµ event
µµµµ event
2012.10.18. Budapest Science Meetup 16

17. 2012.10.18. Budapest Science Meetup 17

18. • CMS – Compact Muon Solenoid
– Az LHC gyorsíton üzemelő általános célú
részecskefizikai kísérlet
– 22 méter hosszú, 15 méter átmérőjű
detektorkomplexum, súlya 14 500 tonna
(nagyjából két Eiffel torony tömegével
egyezik meg)
– 3.8 Tesla erős szupravezető mágnes,
melynek átmérője 15 méter (a világon
ebben a méretben ez a legerősebb
mágnes)
– Különböző típusú detektorok
hagymahéjszerűen helyezkednek el az
ütközési pont körül.
– Nagy elemek, melyekre a detektor
„szétbontható”:
• 5 barrel wheel
• 3+3 endcap disk
• 2 HF detektor (Hadron Foward
calorimeter)
2012.10.18. Budapest Science Meetup 18

19. 2012.10.18. Budapest Science Meetup 19