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Der CMS Trigger

Die Projektgruppe CMS Trigger des Instituts ist am Level-1 Trigger System des CMS Experiments am CERN beteiligt. Im Large Hadron Collider (LHC) treffen Protonenpakete 40 Millionen mal pro Sekunde aufeinander, wobei an die 600 Millionen Protonkollisionen (Ereignisse) erwartet werden. Das Triggersystem filtert aus der dadurch entstehenden riesigen Datenmenge die interessanten Kollisionen heraus, um erwartete und nicht erwartete neue physikalische Prozesse bei hohen Energien zu erforschen.


Der Level-1 Trigger, ein speziell entwickeltes Elektroniksystem, analysiert on-line jede Kollision, also alle 25 Nanosekunden, und entscheidet ob sie verworfen oder für weitere Analysen akzeptiert werden soll. Der sogenannte High Level Trigger besteht aus schnellen Analyseprogrammen, die in einer Computerfarm laufen. Der Level-1 Trigger reduziert die 600 Millionen Kollisionen auf maximal 100.000 pro Sekunde, der High Level Trigger reduziert diese Rate auf einige hundert Ereignisse pro Sekunde, die für die spätere Analyse gespeichert werden.

Ohne die von der Gruppe entwickelte Triggerelektronik könnte keine einzige Kollision in CMS zentral aufgezeichnet werden!

 

Upgrade des Global Triggers:

Die Triggergruppe arbeitet derzeit am Neubau (Phase I Upgrade) und der Inbetriebnahme der folgenden Systeme:

  • Der Barrel Track Finder rekonstruiert Müonspuren im Zentralbereich von CMS.
  • Der Globale Müontrigger vergleicht Ergebnisse aller Müondetektoren miteinander, eliminiert doppelt gefundene Müonen und gleicht die geometrisch bedingten Unterschiede der Messungen aus.
  • Der Globale Trigger trifft die Entscheidung, ein Ereignis zu akzeptieren oder zu verwerfen.

Im Rahmen des Phase I Upgrade sind wir für den Bau des Barrel Track Finder, des Globalen Müontriggers und des Globalen Triggers verantwortlich. Weiters wird Software für alle Komponenten entwickelt. Am Barrel Track Finder arbeiten die Universität Ioannina, die Autonome Universität Madrid und INFN Bologna mit. Der Globale Müontrigger erhält Unterstützung von CERN.

 

Abgeschlossene Projekte:

Die Gruppe hat zuvor folgende Hardware- und Softwaresysteme ("legacy trigger system") entworfen, gebaut bzw. implementiert.

  • Der Drift Tube Track Finder rekonstruiert aus den einzelnen Messdaten des Driftröhrendetektors Müonspuren.
  • Der Globale Müontrigger vergleicht Ergebnisse aller Müondetektoren miteinander, eliminiert doppelt gefundene Müonen und gleicht die geometrisch bedingten Unterschiede der Messungen aus.
  • Der Globale Trigger trifft die Entscheidung, ein Ereignis zu akzeptieren oder zu verwerfen.
  • Das zentrale Triggerkontrollsystem steuert elektronisch den Ablauf der Datennahme.
  • Die Trigger Supervisor Software steuert und koordiniert alle Triggersysteme.

Der Globale Trigger, der Globale Müontrigger und das zentrale Triggerkontrollsystem des "legacy system" wurden zur Gänze von unserer Gruppe, in Zusammenarbeit mit dem Fachbereich Elektronik, entwickelt und angefertigt. Auch ein Großteil des Drift Tube Track Finder wurde von der Gruppe entwickelt und gebaut. Die Autonome Universität Madrid und INFN Bologna lieferten ebenfalls Beiträge. Der Trigger Supervisor wurde von unserer Gruppe vorgeschlagen und in seiner Basisversion alleine entwickelt. Weiterentwicklungen erfolgten hauptsächlich in Zusammenarbeit mit CERN.



Ausgewählte Arbeiten

Design and performance of the phase I upgrade of the CMS Global Trigger

J. Wittmann , G. Aradi, B. Arnold, H. Bergauer , M. Jeitler , T. Matsushita and C.-E. Wulz for the CMS Collaboration
Journal of Instrumentation (Volume 12, January 2017, C01046) ,  20-01-17  

The upgrade of the CMS Global Trigger

J. Wittmann, B. Arnold, H. Bergauer, M. Jeitler, T. Matsushita, D. Rabady, B. Rahbaran and C.-E. Wulz
Journal of Instrumentation (Volume 11, 2016, C02029) ,  10-02-16  

Global Trigger Upgrade firmware architecture for the level-1 Trigger of the CMS experiment

B. Rahbaran, B. Arnold, H. Bergauer, J. Wittmann, T. Matsushita
JINST 10 (2015) no.02, C02042 ,  24-02-15  

The CMS Global Muon Trigger upgrade

Manfred Jeitler, Babak Rahbaran, Dinyar Rabady
25-07-13  

MicroTCA-based Global Trigger Upgrade project for the CMS experiment at LHC

Herbert Bergauer, Bernhard Arnold, Markus Eichberger, Babak Rahbaran, Dinyar Rabady
2011 JINST 6 C12054 ,  01-12-11