MINERnA
Main INjector ExpeRiment for v-A
Detector ativo
segmentado: 5,87 t
Alvos nucleares de C, Fe, Pb e H
1
MINERnA em resumo
•
MINERvA é um detector de neutrinos compacto, ativo e projetado para estudar
interações neutrino-núcleo em grande detalhe.
•
O detector será instalado no feixe NuMI, imediatamente à montante do primeiro
detector do MINOS.
•
MINERvA é único no mundo
– A intensidade do feixe NuMI fornece
• Uma oportunidade para medidas precisas de interações de neutrinos
• Uma grande faixa de energias de neutrinos (4 , 6 e 10 GeV)
–
–
•
O detector, com vários alvos nucleares, permite, pela primeira vez, a realização de estudos de
efeitos nucleares em interações de neutrinos.
MINERnA fornece informações cruciais para medidas de oscilações de neutrinos.
Breve linha do tempo do MINERnA
–
–
–
–
–
–
Aprovação inicial pelo PAC do FERMILAB em abril de 2004
Revisão inicial do projeto pelo FERMILAB em janeiro de 2005
Início de testes com protótipo cósmicos) em outubro de 2008
Instalação do protótipo na caverna e início de teste com neutrinos prevista para dezembro de
2008
Montagem do detector completo a iniciar em abril de 2009
Tomada de dados prevista para começar no segundo semestre de 2009
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Detector do MINERnA
• O detector do MINERnA baseia-se em
uma tecnologia simples e bem
compreendida (baixo risco).
• Núcleo ativo é segmentado
(cintiladores sólidos)
– Reconstrução de trajetórias
– Identificação de partículas
n
– Alvos nucleares passivos
intercalados
• Núcleo envolvido por calorímetros
eletromagnético e hadrônico
– Medida da energia de fótons (p0) &
de hádrons
• Primeiro detector do MINOS
n
funciona como capturador de
múons.
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g
Alvos nucleares
Detector ativo
Calorímetro
em.
g
Calorímetro
hadrônico
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MINERnA
O APS Multidivisional Neutrino Study Report, que define o caminho
a ser seguido pela física de neutrinos, baseou suas recomendações
em um conjunto de pressupostos e considerações acerca dos
programas atuais e futuros, incluindo:
suporte aos experimentos atuais, cooperação internacional,
instalações subterrâneas, P&D em detectores e aceleradores e
“determination of the neutrino reaction and production
cross sections required for a precise understanding of
neutrino-oscillation physics and the neutrino astronomy of
astrophysical and cosmological sources. Our broad and
exacting program of neutrino physics is built upon precise
knowledge of how neutrinos interact with matter.”
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Metas do MINERnA

Medida precisa da secção de choque quase elástica neutrino-nucleon,
incluindo a dependência em E e em q2.

Determinação de secção de choque de produção de píons para interações
em corrente carregada e corrente neutra.

Medida precisa da produção coerente de píons com particular atenção à
dependência com o número atômico A do núcleo.

Exame dos efeitos nucleares nas interações de neutrinos.

Estudos da física nuclear para a qual reações de neutrinos fornecem
informações complementares aos estudos realizados na mesma faixa
cinemática.
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Detector do MINERnA
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Plano Detector do MINERnA
1 tower
6 tower
5 tower
Detector
 30.272 canais
externo (OD)
• 80% no hexágono
2 tower
camadas de
interno
ferro/cintilado
• 20% no detector
r para
externo
calorimetria  473 M-64 PMTs (64
hadrônica :
canais)
6 torres
3 tower
 1 fibra WLS por cintilador,
que muda para uma fibra clara
e segue para o PMT
Folhas de
4 tower
chumbo
calorimetria 128 peças de cintilador por
plano do Detector interno
EM
 8 peças de cintilador por
torre do Detector Externo, 6
torres por plano
3.385m
Detector interno Hexágono –
planos X, U, V
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Óptica do MINERnA
(arranjo para o Detector Interno mostrado. Detector externo é similar
mas tem barras cintiladoras retangulares)
Cintilador
Partícula
1.7 × 3.3 cm2 strips
Fibra WLS no furo
central
Planos cintiladores com 128 prismas
cintiladores
Posição determinada pelo compartilhamento
de carga
fibra clara
Cintilador (rosa) & fibra
WLS
Conectores
ópticos
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Caixa de
PMT
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M-64 PMT
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Visão Geral do Detector do MINERnA
Barras cintiladoras
Fibras WLS
Cabos de Fibras Claras
Caixas com
os PMT
PMT’s
Eletrônica/DAQ
Estrutura/Absorv
edor
Plano Cintilador
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Electrônica do MINERnA
•
•
DAQ
Placas FE (“Front End”)
Computer
with
RAID
– Um cartão por PMT
Cluster
– Alta Voltagem (700-800V)
Fermilab Network
– Digitalização via Trip Chips,
aproveitando projeto do D0
PVIC/VME Interface
Permanent
Storage
– Timing
Cartões CROC e DAQ
Control Room
Console
– Um cartão por 48 PMT’s
48V, 20 A DC
– Interface Front-end/computador
Two-tier
VME Crates
Low-Voltage
Optical Fibers
– Distribui gatilho e sincronização
Distribution System
From Detector
– 3 crates VME & um computador
LVDS Digital Token Ring
para DAQ
(4 Rings/VME Module)
CROC VME
Readout
Module (x11)
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M64 MAPMT and
TRiP-based Multi-Buffer
Digitizer/TDC Card with
Ethernet Slow-Control
Interface
(12 PMTs/Ring)
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Trabalho em Hardware
O detector do MINERnA está
sendo construído. Temos 4
módulos XU e 4 módules XV
(total: 16 planos) instalados.
Os 4 primeiros módulos instalados
no Wideband(FERMILAB).
Partcipação ativa na construção
do detector:
Teste de PMT's antes da
instalação.
Instalação das caixas
de PMT no detector
(cabeamento).
Trabalho pós-instalação
(busca de “vazamento de luz”).
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Trabalho em Hardware
8 módulos instalados até o final de
novembro 2008 (total de 120)
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Estudo dos PMT Hammatsu H8804
•
Fotomultiplicadora de 64
canais, usada pelas
colaborações MINERnA e
MINOS.
Estudo de 500 fotomultiplicadoras totalizando
32.000 canais.
Para caracterizar cada PMT, precisa-se conhecer as
contagem de escuro, ganho, HV, crosstalk.
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Testes do MAPMT
HAMAMATSU H8804 (64 elementos)
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Adquisição de dados dos PMT
•
Os dados dos PMT são obtidos em Rutgers, New Jersey.
•
Usa-se o PMT Test Stand, que injeta luz em cada canal. No
proceso tomam-se dados para determinação dos pedestais.
•
Os dados são transferidos para nosso cluster e, depois,
analizados.
colaboração com:
Universidade de Atenas, Grécia e
SUNJ Rutgers, EUA.
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Distribuição Típica de Sinal
Pedestal
Luz
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Contagens de escuro
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Variação dos Pedestais
Ganho médio da placa de aquisição
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Ganho alto da placa de aquisição
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Monitoramento online
•
Desenvolvimento de software para monitoramento online.
– Software online escreve em disco os dados brutos ( recebidos do hardware do detector).
– Software “near online” recebe eventos brutos e realiza processamento online do MINERnA.
Online PC
Near Online PC
Detector
RawEvents
Storage
•
•
•
Adaptação, para o MINERnA, do software online do LHCb
Desenvolvimento de software de monitoramento online baseado no modelo do LHCb.
O software de monitoramento online é capaz de:
– Decodificar RawData em um formato de mais fácil leitura.
– Supressão de pedestais.
– Converter contagens de ADC em carga (pC) empregando uma base de dados de calibração.
– Fazer histogramas para monitoramento online da qualidade dos dados.
– Preparar histogramas e rootplas para análise offline dos dados.
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Monitoramento online
•

Monitoramento online da qualidade dos dados: um exemplo de um dos histogramas criados para
monitorar remotamente a condição do detector.
Cada quadrado de 8x8 pontos uma PMT. Este gráfico mostra os 38 PMT
que o MINERnA está empregando para os 8 módulos já instalados. Sinal de
raios cósmicos com supressão de pedestal
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Método de Reconstrução
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Método de Reconstrução
Formação de aglomerados (clusters)
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Método de Reconstrução
Formação de sementes
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Método de Reconstrução
Formação de trajetórias usando o método dos mínimos quadrados
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O cluster MINERvA-CBPF
O cluster Olympo consiste
de 4 servidores PC
Jupiter (servidor principal)
Hercules
Apollo
Diana
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Características do Olympo
• Características principais de cada servidora (verba edital
UNIVERSAL)
- Intel Server Motherboard S5000
- 2 processadores Quad-Core Intel Xeon E5310 (total de 8 núcleos)
- 4 Gb of RAM
- 2 x 160 Gb disco rígido
- 2 x 100/1000 Mbps placa ethernet
• Software instalado nas servidoras:
- Scientific Linux Fermi LTS release 4.6
- software do MINERnA (5 Gb de espaço) usado para simulação,
reconstrução, adquisição de dados, estudos dos PMT, etc
- Usa o GAUDI framework, LHCb software e o CMT
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Vista das conexões do Olympo
JUPITER
KVM
SWITCH
HERCULES
MONITOR
APOLLO
DIANA
KEYBOARD
100/1000 Mbps
NETWORK
SWITCH
MOUSE
INTERNET
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Situação atual
•
Trabalho em curso
- Análise dos dados dos PMT do MINERnA.
- Suporte ao grupo do D0 no CBPF.
•
Próximos passos
- Instalar 2 nobreaks de 3KVA cada (verba RENAFAE: DEMORANDO DEMAIS !!!! )
- Instalar monitor LCD (verba RENAFAE)
- Instalar switch 10/100/1000 de 16 portas (verba RENAFAE)
- Aumentar memória para 6 Gb por PC (verba RENAFAE já atendida)
- instalar mais 640 G de disco rígido (verba RENAFAE já atendida)
- Instalar sistema RAID (verba RENAFAE)
Teclado e chave KVM adquiridos com verba RENAFAE
Problema principal: baixa taxa de transferência devido à rede externa.
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Conclusão
O exerimento MINERnA é uma colaboração internacional com 21 instituições de 7 países
(Grécia, Brasil, EUA, Alemanha, México, Rússia e Peru) totalizando cerca de 100 pessoas
Nossa participação se dá com 1 pós-doc, 2 estudantes de mestrado e 1 estudante de
doutorado (Hélio da Motta, Mario Vaz, César Castromonte, José Palomino, Arturo
Fiorentini, David Alejandro)
Dispomos de um cluster de computadores e temos atuado em software e hardware junto ao
experimento. Realizamos a primeira tese ligada ao experimento (José Palomino, tese de
mestrado, 2008)
Mantemos atuação intensa junto ao experimento e empregaremos nosso cluster para diversos
trabalhos (análise, simulação, reconstrução). A grande capacidade do cluster é atrapalhada
pela baixa velocidade de transmissão de dados.
Tomada de dados de teste já em curso. Montagem final no primeiro semestre de 2009. Início da
tomada de dados no segundo semestre de 2009. Tomada de dados inicial prevista para
durar 4 anos com cerca de 13 M de eventos registrados
Espaço total para armazenagem de TODOS os eventos: aproximadamente 10 Tera
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