RELAZIONE d'ATTIVITA' ESPERIMENTO COMPASS - Anno 1998
CONSIDERAZIONI GENERALI:
Come gia' il 1997, anche il 1998 e' stato un anno particolarmente
impegnativo
e importante per l'esperimento COMPASS.
La definizione puntuale degli impegni di tutti gli istituti partecipanti
all'esperimento e la stesura definitiva del Memorandum of Understanding (la
prima versione risale al giugno '97) hanno richiesto lavoro per buona parte
del 1998. La mancanza di finanziamenti per l'elettronica di lettura per i
calorimetri elettromagnetici, come pure la ridotta disponibilita' di
bilancio per il sistema di tracciamento, hanno determinato un'ulteriore compressione
del programma iniziale di fisica, nel senso che nell'anno 2000 COMPASS partira'
con il fascio di muoni, ed il programma con i fasci adronici iniziera' in
unafase successiva. Questa proposta della collaborazione e' stata accolta
favorevolmente il 26 maggio dal comitato SPSC del CERN, ed approvata dal
Research Board il successivo 6 luglio. In parallelo veniva definito il
contributo del CERN all'esperimento (essenzialmente l'infrastruttura di
sala,i
magneti spettrometri, una nuova zona pulita dirimpetto alla zona
sperimentale,
i meccanismi di movimentazione dei magneti e di alcuni rivelatori), e
veniva
finalizzato il MoU. Il 2 settembre il MoU veniva approvato dal Finance
Review
Committee, e nei 2 mesi successivi veniva firmato da essenzialmente tutti
gli
istituti ed Enti di ricerca. Il CD dell'INFN lo firmava il 30 ottobre.
ATTIVITA' sul RICH:
L'impegno costruttivo maggiore dei gruppi italiani e' il RICH1. Nel corso
del
1998 l'attivita' del gruppo di Trieste, che ha la responsabilita' generale
del progetto, ha riguardato studi di ottimizzazione delle varie componenti
e
di compatibilita' con gli altri rivelatori, l'elettronica, le camere a
fotoni
ed il vessel, mentre quella del gruppo di Torino ha riguardato il sistema
degli specchi e la relativa struttura di supporto.
VESSEL. Il progetto del vessel del RICH1 si e' rivelato quanto mai
complesso
e praticamente tutto il 1998 e' stato necessario alla sua finalizzazione e
per l'esecuzione di tutti i disegni costruttivi. Date le competenze
estremamente ridotte della struttura dell'officina meccanica della Sezione
di
Trieste, per questo lavoro siamo stati aiutati moltissimo dal CERN, in
particolare dalla divisione EST (Engineering Support and Technologies). Il
progetto e' stato interamente finalizzato e all'inizio di gennaio '99 la
documentazione e' stata inviata alle ditte partecipanti alla gara.
E' stato inoltre interamente finalizzato il progetto del sistema di
purificazione e ricircolo del gas del radiatore (C4F10).
CAMERE A FOTONI. E' proseguita la costruzione delle otto camere
proporzionali
multifili per rivelare i fotoni Cherenkov. Un esemplare e' stato
completamente
terminato, mezza camera e' stata equipaggiata con l'elettronica "standard"
tipo ALICE (utilizzante il chip GASSIPLEX), ed il mese di agosto e' stata
testata sul fascio t10 alla zona Est del CERN. Sono stati usati due
fotocatodi.
I risultati ottenuti sono molto buoni, dai dati e' stata stimata una
efficienza quantica particolarmente buona (~ 25%).
E' stato inoltre finalizzato il progetto del sistema a gas per le
camere.
E' stato dato corso alla gara per l'acquisto delle finestre di quarzo.
E'
stata misurata la trasparenza dei campioni di finestre forniti dalle ditte
partecipanti alla gara. A novembre e' stato deciso l'appalto, in tempo per
la
approvazione della Giunta di dicembre.
ELETTRONICA DI LETTURA: Una svolta decisiva al progetto dell'elettronica di
lettura delle MWPC del RICH si e' avuta con l'ingresso nel gruppo COMPASS-
Trieste di un gruppo del Laboratorio di Microprocessori dell'INFN e
dell'ICTP,
diretto da A. Colavita, che si e' assunto la responsabilita' del progetto.
E' stato proposto alla collaborazione un progetto originale, che presenta
una grande flessibilita' grazie all'uso massiccio di processatori
dell'ultima
generazione (DSP). Il progetto e' stato accettato, ed approvato anche dai
referee di gruppo I, che ne hanno proposto il finanziamento per il 1999,
proposta accettata dalla Commissione Nazionale a settembre. E' stato
finalizzato il disegno della board di front-end, ed attualmente la scheda
prototipo e' in fase di esecuzione.
In parallelo, in collaborazione con il gruppo di Torino, e' stato
testato il chip GASSIPLEX modificato per COMPASS. Per testare tutti gli
integrati e' stato progettato a Torino un sistema semiautomatico di test,
che attualmente e' in fase avanzata di realizzazione. Il sistema, basato
su PC e LabView, ha comportato il progetto e la realizzazione di una scheda
VME che permetta la caratterizzazione di ogni singolo chip. I risultati dei
test sui primi prototipi di Gassiplex modificato sono stati positivi ed
hanno
dimostrato la validita' del progetto. Purtroppo hanno pure evidenziato un
problema di cross-talk tra due canali, per cui e' stata decisa una seconda
iterazione. La produzione del chip e' tutt'ora in corso.
SPECCHI. Sono stati realizzati alcuni prototipi di specchi con substrati
non
convenzionali che rispondessero ai requisiti ottici e meccanici (leggerezza
e
rigidita') richiesti. A seguito di uno studio che si e' avvalso di diverse
prove di laboratorio, si e' individuata la composizione 'ottimale' del
substrato e dato inizio alle procedure per l'apertura della gara d'appalto.
STRUTTURA MECCANICA di SUPPORTO degli SPECCHI. La parete sferica di
ancoraggio
e sostegno degli specchi e' stata progettata e la sua deformabilita' sotto
carico calcolata con esito soddisfacente. I disegni esecutivi sono stati
ultimati.
La 'cornice' per collegare rigidamente tale parete al VESSEL e' stata
progettata in due diverse versioni, adeguate alle due fasi evolutive del
progetto del Vessel stesso.
E' stato anche progettato il giunto fra specchi e parete di sostegno coi
relativi meccanismi di regolazione spaziale e angolare. Il test di un
prototipo e' in via di completamento.
E' stata messa a punto una procedura di fit sferico per utilizzare la
macchina di misura Galaxy nella determinazione del raggio di curvatura
dei substrati degli specchi.
ALTRE ATTIVITA' COSTRUTTIVE:
ELETTRONICA DELLE MWPC del SAS (Small Angle Spectrometer). L'attivita'
prevista
per il 1998 per le MWPC riguardava essenzialmente lo studio
dell'architettura
generale dell'elettronica di lettura dei segnali delle camere a filo e la
scelta dell'amplificatore/discriminatore piu' adatto alle nostre camere,
tenendo conto dei gas utilizzabili.
L'architettura generale del sistema di lettura delle MWPC, il cui studio
era
iniziato gia' alla fine del '97, e' stata oggetto di ampie discussioni
all'interno della collaborazione ed e' stata definita solo nei primi mesi
di questo anno. E' stata descritta in due rapporti alla Commissione I
del novembre '97 e luglio '98.
Lo studio dell'amplificatore/discriminatore ha comportato la costruzione
di una cameretta prototipo e di diverse schede che montavano i due
possibili
chip candidati, rispettivamente ASD8, sviluppato alla Universita' della
Pennsylvania, e MAD4, sviluppato presso la Sezione INFN di Padova.
Entrambi i chip sono stati ampiamente studiati e comparati sia con test di
laboratorio sia con test sulla cameretta prototipo.
Diversi altri piccoli circuiti sono stati progettati e realizzati per lo
studio di alcuni particolari e l'ottimizzazione di tutti quei parametri
che concorrono alla buona riuscita della scheda di front-end finale,
prevista per l'inizio 1999.
ATTIVITA' di OFF-LINE:
Un contributo importante e' stato dato all'attivita' off-line, sia in
termini
di coordinamento generale (Trieste), sia per quanto riguarda alcuni settori
specifici, e cioe'
- realizzazione del CDR (Central Data Recording) e della farm di
calcolatori
(Trieste)
- scrittura del programma di ricostruzione (Trieste)
- sviluppo di algoritmi per il RICH (Trieste)
- ottimizzazione del LAS (Large Angle Spectrometer) (Trieste)
- ottimizzazione del SAS (Torino)
CDR e CCF. E' stato progettato (progetto supportato massimamente dalla
divi-
sione IT del CERN) e costruito un prototipo della COMPASS COMPUTING FARM
(CCF),
con il quale sono stati effettuati i primi test di trasmissione dati tra la
sala sperimentale di COMPASS (nella quale e' stato allestito un prototipo
della
farm on-line, consistente di 4 WS e di 20 PC) e il Centro di Calcolo del
CERN,
dove e' prevista la scrittura su nastro dei dati sperimentali.
I est hanno dimostrato che e' possibile eseguire sui dati tutte le
operazioni
necessarie (scrittura su disco, invio ai PC per test di consistenza e
trasformazione in formato Objecticity, recupero dai PC e invio ad HPSS)
con il flusso previsto di 35 MB/sec. Inoltre, i test specifici
con Objectivity hanno dimostrato che non ci sono problemi a maneggiare
datebase di 300 GB.
PROGRAMMA di RICOSTRUZIONE.
Si sta definendo la struttura generale del programma di ricostruzione di
COMPASS, che dovrebbe essere implementato interamente in C++, con un
design orientato ad oggetti almeno per la parte generale. Questa
comprende la lettura degli eventi raw da file sequenziali o database,
le interfacce per i metodi di decodifica dei dati, per i metodi di
ricostruzione, e per i tool di analisi, oltre all'accesso ai database di
geometria, calibrazioni e allineamenti) e alla parte di istogrammazione e
monitoraggio.
ALGORITMI PER IL RICH
E' stato messo a punto un programma di simulazione per il RICH.
Un'applicazione
importante e' stato l'ottimizzazione della posizione delle camere per
rivelare
i fotoni. Qualche modifica alla struttura meccanica del vessel e' stata
sugge-
rita dai risultati delle simulazioni.
E' stato sviluppato il software per la ricerca degli anelli e la
ricostruzione
dell'angolo di emissione Cerenkov. I test effettuati utilizzando eventi di
MonteCarlo hanno dato risultati soddisfacenti sia per quanto riguarda la
risoluzione nell'angolo che per l'efficienza di ricostruzione. Ulteriori
studi
sull'effetto dovuto alle sovrapposizione di anelli dovuti a particelle
diverse e sulla struttura dei culster (utilizzando sia i dati del test
del prototipo che eventi MonteCarlo) sono in corso.
OTTIMIZZAZIONE LAS
Il LAS e' caratterizzato da un'alta molteplicita' di particelle (se ne
prevedono circa 15 per evento) e da un campo magnetico altamente
disomogeneo.
La ricostruzione delle tracce (in particolare delle particelle con momenti
dell'ordine del GeV/c) e la misura del loro momento con la precisione
prevista sono tutt'altro che banali. Molto lavoro e' stato fatto, ed e' in
corso, per la sua ottimizzazione, in termini di numero di rivelatori, loro
precisione e, soprattutto, loro locazione tenendo conto del materiale e
dello scattering multiplo che introducono.
OTTIMIZZAZIONE SAS
E' dedicato allo studio della ottimizzazione della posizione delle camere
attorno al magnete SM2 mediante l'uso dei programmi di simulazione e
ricostruzione di Compass.