Projekt “ILC-Experiment”

Projekt “ILC-Experiment”
Thomas Bergauer (Dissertant), Manfred Krammer, Winfried Mitaroff, Fabian Moser (Praktikant),
Meinhard Regler, Manfred Valentan (Praktikant), Wolfgang Waltenberger
Die Projektgruppe für ein Experiment am International Linear Collider (ILC), die
jüngste des Instituts, nahm mit Jahresbeginn 2006 ihre Arbeit auf. Ihre Aufgaben sind die
Koordinierung und das Vorantreiben der experimentellen Aktivitäten (anfangs hauptsächlich F&E auf den Gebieten Hard- und Software) mit dem Ziel der Beteiligung
unseres Instituts an einem Experiment am geplanten ILC. Die Arbeiten erfolgen in enger
Zusammenarbeit mit den Fachbereichen HLD und ASE.
Der International Linear Collider
Studien für einen e–e+ Linear Collider mit Schwerpunktsenergie s = 0.5 ... 1 TeV und
hoher Luminosität L > 1034 cm–2s–1 als Nachfolgemaschine von LEP laufen seit 1991 in
Europa, USA und Asien. 2004 hat man sich auf ein “Weltlabor ILC” geeinigt, das seit
2005 durch den internationalen “Global Design Effort” (GDE) vorangetrieben wird.
Studien zu Physik und Detektoren laufen unter regionalen Auspizien (in Europa ECFA),
koordiniert durch die “World-Wide Study” (WWS). Orthogonal dazu entstanden 2005 aus
älteren regionalen Ansätzen 4 “Detektor-Konzepte” (LDC, SiD, GLD und 4th), von denen
die beiden erstgenannten von uns unterstützt werden.
Wichtige Meilensteine waren 2006 das “ILC Baseline Configuration Document” (BCD)
und die 4 “Detector Outline Documents” (DOD). 2007 sollen der “ILC Reference Design
Report” (RDR) und der “Detector Concept Report” (DCR, mit den Teilen “Physics” und
“Detectors”) folgen. Der Beschluß zur Errichtung von ILC könnte ab 2010 fallen, sobald
relevante wissenschaftliche Ergebnisse von LHC vorliegen.
Das Institut ist seit Anbeginn an der “ECFA Study on Physics and Detectors for a Linear
Collider” bzw. an deren Vorgängerstudien mit theoretischen Arbeiten, teilweise federführend, beteiligt (siehe Projektbericht “Theorie und Phänomenologie”). Experimentelle
Aktivitäten wurden seit 2003 auf dem Gebiet der Datenanalyse im Fachbereich “Algorithmen und Software-Entwicklung” (ASE), und seit 2004 auf jenem der Hardware im
Fachbereich “Halbleiterdetektoren” (HLD) wahrgenommen.
Das Institut war auch Organisator des internationalen “3rd ECFA Workshop on Physics
and Detectors for the ILC”, 14. - 17/18. Nov. 2005 in Wien.
Aktivitäten der Projektgruppe 2006
1) Vertex Reconstruction Toolkit
Dieses gruppenübergreifende Projekt in Kooperation mit ASE, CMS-Tracker und BELLE
zielt auf die Entwicklung eines detektor-unabhängigen Toolkits (“RAVE”) zur präzisen
Rekonstruktion der Zerfallsvertices kurzlebiger Teilchen. Die verwendeten Algorithmen
basieren auf robusten Schätzverfahren (adaptiven Filtern) und wurden ursprünglich für
die CMS-Software entwickelt; die Hinzunahme weiterer Algorithmen ist vorgesehen. Das
Toolkit wird durch ein Standalone-Framework (“VERTIGO”) mit GUI, flexiblem I/O,
einfacher Detektor-Emulierung etc. unterstützt.
Im Berichtsjahr wurde die Entwicklung einer Beta-Version abgeschlossen; RAVE wurde
erfolgreich in die Rekonstruktions-Software “MarlinReco” eingebettet, und VERTIGO
mit Input von MarlinReco und LiC (s.u.) getestet.
Kernteam: W. Waltenberger (Chefentwickler), W. Mitaroff, F. Moser (Student, 25% Teilzeitjob, März - August 2006); Beiträge von G. Richter (BELLE). Internationale Mitarbeit
in der Working Group on “Simulation, Reconstruction & Software Tools”. Präsentationen
u.a. am Software Workshop (Cambridge), SiLC Meeting (Liverpool), Nuclear Science
Symposium (San Diego) und 4th ECFA Workshop (Valencia).
2) Detector Optimization Tool
Dieses einfache, aber mächtige Software-Tool (“LiC Detector Toy”) für DetektordesignStudien ermöglicht die Untersuchung der Genauigkeit der rekonstruierten Spurparameter
zwecks Vergleich und Optimierung der Spurdetektoren und des Materalbudgets bei
verschiedenen Detektoranordnungen. Das Modell entspricht einem Collider-Experiment
mit homogenem Magnetfeld und Rotationssymmetrie der geometrischen Oberflächen
(Zylinder im Radial- und Ebenen im Vorwärts/Rückwärts-Bereich). Das Tool umfaßt eine
Mini-Simulation (Tracking mit Vielfachstreuung, Meßdaten mit Ineffizienz und Fehlern),
gefolgt von einer Spurrekonstruktion mittels Kalman-Filter. Unterstützt werden TPC,
Streifen- und Pixeldetektoren; deren Definition erfolgt flexibel.
Das Programm wurde im Berichtsjahr entworfen und entwickelt. Es basiert auf erprobten
Algorithmen, ist in der Sprache MatLab® geschrieben und besitzt ein integriertes GUI;
auch ein Interface zu VERTIGO ist vorhanden. Die vorliegende Beta-Version wurde
erfolgreich mit einer vereinfachten LDC-Anordnung getestet.
Kernteam: M. Regler (Koordinator), M. Valentan (Student, 25% Teilzeitjob, März - Juli
und Okt. - Dez. 2006); Beiträge von R. Frühwirth (ASE) und W. Mitaroff. Internationale
Mitarbeit in der Working Group on “Simulation, Reconstruction & Software Tools” und
im R&D-Projekt “SiLC”. Präsentationen u.a. am 4th ECFA Workshop (Valencia) und auf
den SiLC Meetings (Liverpool und Barcelona).
3) Mitarbeit am SiLC-Projekt
Das Projekt “Silicon for the Linear Collider” (SiLC) betreibt F&E zu einem Si-Tracker
zur hochpräzisen Vermessung der Teilchenspuren in ILC-Experimenten. Federführend ist
das LPNHE in Paris. Enge Kontakte bestehen zu den Detektorkonzepten LDC und SiD.
Ein Teil der Aktivitäten, die Infrastruktur betreffend, wird über das “EUDET SiTra”Projekt vom 6. Rahmenprogramm (FP6) der EU unterstützt.
Der Beitrag unseres Instituts wird durch den Fachbereich HLD wahrgenommen. Unser
Engagement gilt Si-Streifendetektoren (neue Sensoren, Qualitätsprüfungen, Teststände).
Im Berichtsjahr wurden Teststrukturen definiert, die am Elektronik-Institut in Warschau
auf Wafer von uns aufgebracht werden, um danach in Wien getestet zu werden. Hierfür
wurde auch mit dem Bau einer neuen Teststation begonnen.
Wiener Team: M. Krammer, Th. Bergauer (Dissertant). Internationale Verankerung im
R&D-Projekt “SiLC”, ab 2007 auch assoziiert zu “EUDET SiTra”. Präsentationen u.a.
auf den SiLC Meetings (Paris, Liverpool und Barcelona).