CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 11 Russia and Dubna Member States CMS Collaboration Участие RDMS в модернизации. - презентация

1 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Russia and Dubna Member States CMS Collaboration Участие RDMS в модернизации эксперимента CMS Заседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 5 февраля 2014 RDMS CMS Collaboration Коллаборация CMS России и стран-участниц ОИЯИ

2 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Введение: коллаборация RDMS CMS состав принципы организация, CB, EC вклад в создание установки конференции RDMS семинар RDMS «Физика на LHC» материалы коллаборации RDMS Обязательства по модернизации CMS Фаза 1 Что уже выполняется по CMS Фазе 1 Ресурс требуемый по модернизации CMS Фаза 1 – капстроительство Фаза 1 в рамках обслуживания установки Методические исследования для Фазы 2 Выводы Введение: коллаборация RDMS CMS состав принципы организация, CB, EC вклад в создание установки конференции RDMS семинар RDMS «Физика на LHC» материалы коллаборации RDMS Обязательства по модернизации CMS Фаза 1 Что уже выполняется по CMS Фазе 1 Ресурс требуемый по модернизации CMS Фаза 1 – капстроительство Фаза 1 в рамках обслуживания установки Методические исследования для Фазы 2 Выводы 2 Структура доклада

3 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Введение: коллаборция RDMS CMS 3

4 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля RDMS Participation in CMS Project Russia, JINR and JINR member-states participate in the CMS experiment as RDMS CMS Collaboration In fact RDMS physicists have participated in CMS since 1992 even before formal decision were made and agreements were signed. In RDMS there are about 300 scientists, many of them are in CMS from very beginning. Since about 20 years RDMS participates in the CMS Detector Construction according to the RDMS Project Russia, JINR and JINR member-states participate in the CMS experiment as RDMS CMS Collaboration In fact RDMS physicists have participated in CMS since 1992 even before formal decision were made and agreements were signed. In RDMS there are about 300 scientists, many of them are in CMS from very beginning. Since about 20 years RDMS participates in the CMS Detector Construction according to the RDMS Project

5 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля RDMS Participation in CMS Project RDMS CMS Project CMS Document 96-85, 1995 RDMS CMS Project CMS Document 96-85, 1995

6 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля In RDMS Collaboration are about 300 scientists Armenia LPI Russian Federation Dubna Member States - 87 JINR, Dubna - 68 CMS members: countries 8 institutions 21 scientists 308 students 34 Associated members: institutions 3 CMS members: countries 8 institutions 21 scientists 308 students 34 Associated members: institutions 3 Russia Russian Federation Institute for High Energy Physics, Protvino Institute for Theoretical and Experimental Physics, Moscow Institute for Nuclear Research, RAS, Moscow Moscow State University, Institute for Nuclear Physics, Moscow Petersburg Nuclear Physics Institute, RAS, St.Petersburg P.N.Lebedev Physical Institute, Moscow Associated members: High Temperature Technology Center of Research & Development Institute of Power Engineering, Moscow Myasishchev Design Bureau, Zhukovsky Electron, National Research Institute, St. Petersburg JINR Joint Institute for Nuclear Research, Dubna Czech Republic Charles University, Prague Georgia High Energy Physics Institute, Tbilisi State University, Tbilisi Institute of Physics, Academy of Science,Tbilisi Ukraine Institute of Single Crystals of National Academy of Science, Kharkov National Scientific Center, Kharkov Institute of Physics and Technology, Kharkov Kharkov State University, Kharkov Uzbekistan Institute for Nuclear Physics, UAS, Tashkent Dubna Member States Armenia Yerevan Physics Institute, Yerevan Belarus Byelorussian State University, Minsk Research Institute for Nuclear Problems, Minsk National Centre for Particle and High Energy Physics, Minsk Research Institute for Applied Physical Problems, Minsk Bulgaria Institute for Nuclear Research and Nuclear Energy, BAS, Sofia University of Sofia, Sofia Ukraine 10 Bulgaria 21 Belarus 22 Uzbekistan 11 Czech PNPI 36 MSU 27 ITEP 19 INR 19 IHEP 45 JINR 68 Georgia 11

7 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Principles and Strategy of RDMS CMS Main principles: participation of Institutions in the CMS experiment as independent scientific groups and; unification of technical and financial contributions and obligations of different Institutions as the joint Collaboration deliverables to experiment. Main aims of the Collaboration strategy: unification of the efforts of many groups from different institutions and countries; concentration of efforts at several well defined CMS sub- systems (for example Endcap) and broad involvement of Industry of participating States Concerning to such participation the three-parties Agreements between Member State, JINR and CERN are very important. Main principles: participation of Institutions in the CMS experiment as independent scientific groups and; unification of technical and financial contributions and obligations of different Institutions as the joint Collaboration deliverables to experiment. Main aims of the Collaboration strategy: unification of the efforts of many groups from different institutions and countries; concentration of efforts at several well defined CMS sub- systems (for example Endcap) and broad involvement of Industry of participating States Concerning to such participation the three-parties Agreements between Member State, JINR and CERN are very important.

8 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля RDMS in the CMS Construction (MoU) RDMS bears Full Responsibility RDMS Participates ME1/1 HE ES ME EE FS HF

9 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 RDMS Funding Agencies Up to now there are two Funding Agencies for the RDMS CMS for the construction and M&O expenditures: RDMS-Russia - Ministry of Science of Russian Federation for Russian Institutes and JINR RDMS-DMS - JINR, Dubna for JINR and JINR Member States Up to now there are two Funding Agencies for the RDMS CMS for the construction and M&O expenditures: RDMS-Russia - Ministry of Science of Russian Federation for Russian Institutes and JINR RDMS-DMS - JINR, Dubna for JINR and JINR Member States

10 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Total RDMS Contribution for Construction of the CMS Detector, according to the MoUs and CERN-RF Protocol RDMS Contribution to CMS MoU RDMS RF:12,047 kCHF MoU RDMS DMS: 6,794.6 kCHF Cost-to-Completion: 2,211.5 kCHF In-kind 1,500 crystals 1,657 kCHF RDMS Grant Total 22,710.1 kCHF MoU RDMS RF:12,047 kCHF MoU RDMS DMS: 6,794.6 kCHF Cost-to-Completion: 2,211.5 kCHF In-kind 1,500 crystals 1,657 kCHF RDMS Grant Total 22,710.1 kCHF All RDMS obligations in the construction of the CMS were fulfilled

11 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Joint RDMS Seminar Physics at LHC Joint Seminar is chaired by Prof. Golutvin Regular Seminar is organised by RDMS Collaboration –devoted to modern problems of particle physics and cosmology –emphasis on physics research at LHC, in particular at CMS, and lectures for students and young physicists The seminar is distributed over the main regions: –auditoriums in Moscow, Dubna, Gatchina, Protvino, CERN, and many Universities Barnaul, Dubna, Moscow, Novosibirsk, Tomsk, Yaroslavl, Minsk, Kiev, Kharkov etc. –are linked with two ways high quality (TV-like) interactive connections Provides effect of live-presents and participation in discussion –Web broadcast for other participants is also assumed Volumes 1, 2 and 3 are published Joint Seminar is chaired by Prof. Golutvin Regular Seminar is organised by RDMS Collaboration –devoted to modern problems of particle physics and cosmology –emphasis on physics research at LHC, in particular at CMS, and lectures for students and young physicists The seminar is distributed over the main regions: –auditoriums in Moscow, Dubna, Gatchina, Protvino, CERN, and many Universities Barnaul, Dubna, Moscow, Novosibirsk, Tomsk, Yaroslavl, Minsk, Kiev, Kharkov etc. –are linked with two ways high quality (TV-like) interactive connections Provides effect of live-presents and participation in discussion –Web broadcast for other participants is also assumed Volumes 1, 2 and 3 are published

12 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Annual RDMS CMS Conference th Annual RDMS CMS Conference, Dubna, Russia, 7-8 August 2014 JINR hosts the Conference dedicated to 20 years of RDMS. Jubilee session on 80 years of Prof. I.Golutvin is foreseen. Registration: CERN, Geneva, Swiss,I-IV ITEP, Moscow, Russia, V2000 MSU, Moscow, Russia, VI 2001 Protvino, Russia, VII 2002 Dubna, Russia, VIII 2003 Minsk, Belarus, IX 2004 Gatchina, Russia, X 2005 Varna, Bulgaria, XI 2006 Minsk, Belarus, XII 2008 Dubna, Russia, XIII 2009 Varna, Bulgaria, XIV2010 Alushta, Ukraine, XV2011 Erevan, Armenia, XVI th Annual RDMS CMS Conference, Dubna, Russia, 7-8 August 2014 JINR hosts the Conference dedicated to 20 years of RDMS. Jubilee session on 80 years of Prof. I.Golutvin is foreseen. Registration: CERN, Geneva, Swiss,I-IV ITEP, Moscow, Russia, V2000 MSU, Moscow, Russia, VI 2001 Protvino, Russia, VII 2002 Dubna, Russia, VIII 2003 Minsk, Belarus, IX 2004 Gatchina, Russia, X 2005 Varna, Bulgaria, XI 2006 Minsk, Belarus, XII 2008 Dubna, Russia, XIII 2009 Varna, Bulgaria, XIV2010 Alushta, Ukraine, XV2011 Erevan, Armenia, XVI2013

13 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 RDMS Basic Documents CMS Technical Proposal, CERN/LHCC 94-38, 15 December 1994 RDMS CMS Project, CMS Document 96-85, December 1995 MoU on CMS Detector Construction, CMS Document , 29 April 1998 Signed by JINR Director - for JINR and JINR member-states DMS Signed by Minister of Science of RF - for JINR and Russian Institutes Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в создании установки CMS Construction MoU was extended for CMS Upgrade. Dedicated Addenda have been elaborated at the October 2012 RRB Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в модернизации установки CMS MoU for Maintenance and Operation of CMS, CERN RRB , 24 May 2002 Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в обслуживании установки CMS CMS Technical Proposal, CERN/LHCC 94-38, 15 December 1994 RDMS CMS Project, CMS Document 96-85, December 1995 MoU on CMS Detector Construction, CMS Document , 29 April 1998 Signed by JINR Director - for JINR and JINR member-states DMS Signed by Minister of Science of RF - for JINR and Russian Institutes Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в создании установки CMS Construction MoU was extended for CMS Upgrade. Dedicated Addenda have been elaborated at the October 2012 RRB Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в модернизации установки CMS MoU for Maintenance and Operation of CMS, CERN RRB , 24 May 2002 Ответственность и обязательства Минобрнауки РФ по участию Российских институтов в обслуживании установки CMS

14 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Обязательства RDMS CMS по модернизации CMS Фаза 1 14

15 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 CMS Upgrade program

16 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Agreement on RDMS Responsibilities

17 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Agreement on RDMS Responsibilities

18 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Sharing of Upgrade Phase I Costs - RDMS

19 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 RDMS in Muon upgrade ME4/2 upgrade (600 kCHF) –Assembling and testing 76 ME1/2 CSCs, design and construction of the 2500-channel HV system Contribution: RDMS RF = 600 kCHF PNPI ME1/1 upgrade (590 kCHF) –Manufacturing of the new LV interface board LVDBs and cooling system, refurbishing ME1/1 CSCs with new electronics and integration Contribution: RDMS DMS = 500 kCHF RDMS RF = 90 kCHF JINR, Minsk L1 Muon trigger upgrade (312 kCHF) –Design and production of TF for L1 Overlap Muon Trigger Contribution: RDMS RF = 312 kCHF PNPI ME4/2 upgrade (600 kCHF) –Assembling and testing 76 ME1/2 CSCs, design and construction of the 2500-channel HV system Contribution: RDMS RF = 600 kCHF PNPI ME1/1 upgrade (590 kCHF) –Manufacturing of the new LV interface board LVDBs and cooling system, refurbishing ME1/1 CSCs with new electronics and integration Contribution: RDMS DMS = 500 kCHF RDMS RF = 90 kCHF JINR, Minsk L1 Muon trigger upgrade (312 kCHF) –Design and production of TF for L1 Overlap Muon Trigger Contribution: RDMS RF = 312 kCHF PNPI

20 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 RDMS in HCAL upgrade (HCAL TDR) Fabrication of the Readout Modules to house the SiPMs and electronics Contribution: RDMS DMS173 kCHF Responsibilities for developing of stand for performing of QC and long term stability tests of new ~ 200 front-end modules –The fabrication of burn-in Readout Boxes for the validation of the SiPM RMs before final installation - in Contribution: RDMS DMS 120 kCHF Purchase of portion of the production SiPM devices Contribution: RDMS RF517 kCHF Purchase of μTCA crates, DC-DC μTCA power modules, and μTCA controllers, necessary to upgrade BEE subsystem –Starting from 2013 Contribution: RDMS DMS75 kCHFRDMS RF117 kCHF Responsibilities for dismounting of old front-end and back-end electronics and installation of a new one at HE –During technical stops and long planned stop (LS2) of LHC in Contribution: RDMS DMS100 kCHFRDMS RF200 kCHF Fabrication of the Readout Modules to house the SiPMs and electronics Contribution: RDMS DMS173 kCHF Responsibilities for developing of stand for performing of QC and long term stability tests of new ~ 200 front-end modules –The fabrication of burn-in Readout Boxes for the validation of the SiPM RMs before final installation - in Contribution: RDMS DMS 120 kCHF Purchase of portion of the production SiPM devices Contribution: RDMS RF517 kCHF Purchase of μTCA crates, DC-DC μTCA power modules, and μTCA controllers, necessary to upgrade BEE subsystem –Starting from 2013 Contribution: RDMS DMS75 kCHFRDMS RF117 kCHF Responsibilities for dismounting of old front-end and back-end electronics and installation of a new one at HE –During technical stops and long planned stop (LS2) of LHC in Contribution: RDMS DMS100 kCHFRDMS RF200 kCHF

21 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Что уже выполняется по CMS Фазе 1 21

22 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 РФ Финансирование 2: Фаза 1 Государственный контракт от 12 марта 2012 г. «Модернизация калориметров и мюонной системы детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера с участием зарубежных научно-исследовательских организаций стран-участниц проектов ЦЕРН» Заказчик – Министерство образования и науки Российской Федерации Исполнитель – Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук Срок выполнения работы: 12 марта 2012 г. – 19 июня 2013 г. Государственный контракт от 12 марта 2012 г. «Модернизация калориметров и мюонной системы детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера с участием зарубежных научно-исследовательских организаций стран-участниц проектов ЦЕРН» Заказчик – Министерство образования и науки Российской Федерации Исполнитель – Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт ядерных исследований Российской академии наук Срок выполнения работы: 12 марта 2012 г. – 19 июня 2013 г. п/п Тема исследования Организация Объем финансирования в гг. тыс. руб. 1. Модернизация адронного калориметра детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера в ЦЕРН» «Разработка и поставка детекторов на основе гейгеровских фтодиодов (SiPM), предназначенных для модернизации адронного калориметра CMS в ЦЕРН» ИЯИ РАН РОО СО ТОПЭК ( соисполнитель ИЯИ РАН) 4800,0 2700,0 2. Модернизация передней мюонной станции МЕ1/1 детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера в ЦЕРН» ОИЯИ2700,0 3. Модернизация мюонной системы детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера в ЦЕРН» ПИЯФ9000,0 4. Модернизация электромагнитного калориметра детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера в ЦЕРН» ИФВЭ1200,0 5. Модернизация подсистем детектора CMS для работы в условиях повышенной энергии и интенсивности пучков Большого адронного коллайдера в ЦЕРН» НИИЯФ МГУ600,0 Итого:21000,0 130 kCHF 90 kCHF 600 kCHF Вклад РФ

23 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Адронная калориметрия: Фаза 1 29 November 2013 ИЯИ: группа внесла решающий вклад в разработку новых радиационно-стойких кремниевых фото-умножителей (SiPM) для модернизации адронного калориметра CMS CMS HCAL). Изготовлено 100 предсерийных линеек SiPM. Ожидаемый вклад РФ – 130 kCHF ОИЯИ: начаты закупки комплекса новейшей системы микро-ТСА крейтов. Ожидаемый вклад ОИЯИ – 75 kCHF ИЯИ: группа внесла решающий вклад в разработку новых радиационно-стойких кремниевых фото-умножителей (SiPM) для модернизации адронного калориметра CMS CMS HCAL). Изготовлено 100 предсерийных линеек SiPM. Ожидаемый вклад РФ – 130 kCHF ОИЯИ: начаты закупки комплекса новейшей системы микро-ТСА крейтов. Ожидаемый вклад ОИЯИ – 75 kCHF Кремниевая пластина с SiPM для CMS HCAL. 8-канальная линейка SiPM Линейки SiPM в составе модуля адронного калориметра CMS

24 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Мюонная система МЕ4/2: Фаза 1 ПИЯФ: изготовлены 72 мюонные камеры и высоковольтная система, смонтирована мюонная станция МЕ4/2+, ведется монтаж МЕ4/2-. Ожидаемый вклад РФ – 600 kCHF ПИЯФ: изготовлены 72 мюонные камеры и высоковольтная система, смонтирована мюонная станция МЕ4/2+, ведется монтаж МЕ4/2-. Ожидаемый вклад РФ – 600 kCHF ME4/22, 1 октября 2013 Фабрика мюонных камер в ЦЕРН Специалисты ПИЯФ возглавили работу на всех участках производства камер ПИЯФ в ЦЕРН создана фабрика по производству мюонных камер и изготовлены 72 камеры для станций ME4/2- и ME4/2+. ПИЯФ изготовлена 2000-канальная высоковольтная система. ПИЯФ принимает участие в монтаже, запуске и обслуживании мюонной системы.

25 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Мюонная система МЕ1/1: Фаза 1 ОИЯИ: изготовлена и заменена электроника на 72 камерах станций МЕ1/1, смонтирована мюонная станция МЕ1/1+, ведется монтаж МЕ1/1-. Ожидаемый вклад: РФ – 90 kCHF и ОИЯИ – 500 kCHF ОИЯИ: изготовлена и заменена электроника на 72 камерах станций МЕ1/1, смонтирована мюонная станция МЕ1/1+, ведется монтаж МЕ1/1-. Ожидаемый вклад: РФ – 90 kCHF и ОИЯИ – 500 kCHF ME1/1, 29 ноября 2013 ОИЯИ в ЦЕРН создан участок в SX5 по перемонтажу электроники станций. Изготовлена низковольтная система. ОИЯИ принимает участие в монтаже, запуске и обслуживании станций.

26 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Ресурс требуемый по модернизации CMS

27 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 CMS: Запрос средств на

28 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Ресурс требуемый по модернизации CMS Фаза 1 28

29 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 ПИЯФ: мюонный триггер: Фаза 1 ПИЯФ должен разработать и создать Мюонный триггер первого уровня для области перекрытия центральной и торцевой мюонных систем (совместно с группами США, Польши и Китая), Вклад ПИЯФ в CMS Cost-Matrix по оборудованию kCHF. В разработке будут использованы самые современные достижения электроники

30 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Год Челго д Цена млн.р. Наименование работ 2014~414Производство прототипов поисковиков треков (MTF7) Создание тестовых станций в ПИЯФ Закупка оборудования для создания триггерной инфраструктуры в CERN Приобретение лицензий. Создание микропрограммного и программного обеспечения для прототипов MTF7, испытания на тестовом стенде. 2015~416Производство серийных поисковиков треков (MTF7) Создание и отладка микропрограммного и программного обеспечения для серийных MTF7, пучковые испытания в CERN ~8~86Доводка микропрограммного и программного обеспечения до получения проектной эффективности триггера ПИЯФ: Мюонный триггер: Фаза kCHF Вклад РФ

31 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Кремниевая пластина с SiPM для CMS HCAL. 8-канальная линейка SiPM Линейки SiPM в составе модуля адронного калориметра CMS В гг. группа ИЯИ РАН и ИФВЭ планирует участвовать в следующих работах по модернизации адронного калориметра CMS (Фаза-1): -ИЯИ: разработка и изготовление SiPM для адронного калориметра CMS. Запрос на гг. ( гг.) – 17 млн. руб. (30 млн. руб.); -участие в тестировании, сертификации и установка модулей передней электроники с SiPM в CMS HCAL. - ИЯИ: Запрос на гг. ( гг.) – 2 млн. руб. (12 млн. руб.) -ОИЯИ: Запрос на гг. ( гг.) – 1 млн. руб. (4 млн. руб.) -Модернизация системы считывания калориметра HCAL на основе нового стандарта microTCA - ИФВЭ: Будут закуплены корзины нового стандарта microTCA – 2 млн. руб. (4 млн. руб.) Данные работы согласованы и одобрены коллаборацией CMS. 387 kCHF Вклад РФ Участие в модернизации Адронного Калориметра 117 kCHF

32 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Ресурс требуемый по модернизации CMS Фаза 1 в рамках обслуживания установки 32

33 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Год млн.р. Наименование работ ПИЯФ Завершение тестирования и монтажа катодных стриповых камер МЕ4/2 Завершение изготовления, тестирования и монтажа системы высоковольтного питания камер МЕ4/ ПИЯФ Запуск в эксплуатацию и сопровождение катодных стриповых камер МЕ4/2 и системы высоковольтного питания камер МЕ4/ ПИЯФ Сопровождение катодных стриповых камер МЕ4/2 и системы высоковольтного питания камер МЕ4/ ОИЯИ 1 ОИЯИ Запуск в эксплуатацию и сопровождение катодных стриповых камер МЕ1/1 Upgrade мюонной системы CMS работы гг.

34 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 ИТЭФ: В 2014 году после замены ФЭУ в HF планируется провести Калибровку всех каналов с помощью источников Со- 60. Методика определения Калибровочных коэффициентов была разработана и применена сотрудниками ИТЭФ Модернизация переднего калориметра HF ФИАН: В гг планируется принять участие в установке и тестировании новых блоков считывающей электроники адронного передних калориметров (forward HF). В ФИАНе есть сотрудники, имеющие нужную ую квалификацию и в течение 2013 года уже принимавшие участие в данном виде работ

35 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 CMS TDR for the phase 1 upgrade of the HCAL Задачи по разработке системы медленного контроля для крейтов mTCA: (проект поддержан менеджментом CMS): Создание на основе технологии mTCA тестового электронного стенда, предназначенного для экспертной оценки и тестирования в работающем режиме новых электронных узлов установки CMS. Разработка программного обеспечения связи модулей mTCA c пакетом WinCC/OA, принятом как стандарт для систем медленного контроля БАК на экспериментальном тест-стенде. Разработка программного обеспечения системы медленного контроля, позволяющей обеспечить стабильную работу и контроль критических состояний новых электронных узлов. Работы ведутся совместно с DESY CMS группой. Ориентировочные затраты: 2014 г. – 2 млн.руб.; 2015 г. – 6 млн.руб., Задачи по разработке системы медленного контроля для крейтов mTCA: (проект поддержан менеджментом CMS): Создание на основе технологии mTCA тестового электронного стенда, предназначенного для экспертной оценки и тестирования в работающем режиме новых электронных узлов установки CMS. Разработка программного обеспечения связи модулей mTCA c пакетом WinCC/OA, принятом как стандарт для систем медленного контроля БАК на экспериментальном тест-стенде. Разработка программного обеспечения системы медленного контроля, позволяющей обеспечить стабильную работу и контроль критических состояний новых электронных узлов. Работы ведутся совместно с DESY CMS группой. Ориентировочные затраты: 2014 г. – 2 млн.руб.; 2015 г. – 6 млн.руб., Перевод VME в mTCA Предполагаемый перевод Система медленного контроля крейтов mTCA

36 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Задачи: непрерывное измерение потоков нейтронов с целью контроля радиационной деградации активных элементов калориметров установки CMS; контроль эффективности радиационной защиты; дополнительный контроль светимости и пучковых условий Модернизация в гг. (проект поддержан менеджментом CMS): Замена электроники управления и регистрации для работы в условиях максимальной светимости Перекалибровка нейтронных мониторов на базе нейтронной лаборатории ЦЕРН Проект BRIL: включение системы в кластер систем контроля светимости и состояния пучка на установке CMS. Разработка и внедрение необходимого программного обеспечения и модернизация архитектуры системы Ориентировочные затраты: 2014 г. 1,0 млн.руб,, 2015 г. 0,5 млн.руб. Коррекция отклика с помощью светодиодов и лазера Отклики нейтронных мониторов системы HF RADMON во время загрузок LHC Измерение зависимости потоков нейтронов от светимости на установке CMS. Нейтронные мониторы системы HF RADMON, установленные внутри защиты переднего калориметра Система мониторинга радиационных условий HF RADMON

37 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Задачи: мониторинг и систематическая коррекция энергетической шкалы и азимутальной асимметрии калориметров установки CMS на основании данных лазерных и светодиодных подсистем и калибровка калориметров установки на основании физических данных. разработка пакета процедур для мониторинга работы калориметра в удаленных операционных цетрах 3-х ступенчатая калибровочная процедура Модернизация в гг. (проект поддержан менеджментом CMS): Адаптация существующей процедуры калибровки к новым условиям работы ускорителя Разработка дополнительных пакетов программ мониторинга работы адронного калориметра Ориентировочные затраты: 2014 г. 1,0 млн.руб,, 2015 г. 1,0 млн.руб. Коррекция отклика с помощью светодиодов и лазера Азимутальная симметрия отклика ячеек калориметра Коррекция абсолютной энергетической шкалы Изолированные заряженные частицы Распад Z->ee Калибровка и мониторинг адронного калориметра

38 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Совместно с МГУ и ОИЯИ ИТЭФ участвует в разработке и обслуживании программного обеспечения автоматизированного мониторирования работы HCAL. Эта система используется для контроля работы заменяемого оборудования Программное обеспечение мониторирования HCAL

39 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Модернизация в гг. (проект поддержан менеджментом CMS): Разработка и экспертное сопровождение системы медленного контроля стендового образца форвард - калориметра CASTOR для калибровки детектора космическими мюонами. Разработка и модернизация программного обеспечения системы медленного контроля основного работающего детектора в процессе подготовки ко второму этапу работы БАК. Тестирование, запуск и экспертное сопровождение системы медленного контроля на втором этапе работы БАК в условиях высокой светимости. Разработка новых процедур калибровки калориметра мюонным гало и фотодиодной системой. Передний черенковский кварц-вольфрамовый калориметр CASTOR (Centauro And STrange Object Research) успешно работает в общих сеансах сбора данных CMS с момента установки в июне 2009 года. Система медленного контроля калориметра CASTOR представляет собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий работу физической установки и постоянные мониторинг и контроль за ее текущими параметрами. Передний калориметр CASTOR

40 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Генератор оптических импульсов посылает калибровочные импульсы на калориметр CASTOR по 8 оптическим кабелям В 2014 году планируется создать еще один подобный генератор для тестового стенда Мониторирование стабильности сигналов с разных каналов во времени Модернизация мониторной системы калориметра CASTOR

41 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Для изучения дифракционных процессов в CMS планируется установить спектрометры высокого разрешения, регистрирующие протоны, рассеянные под малыми углами Протонный спектрометр высокого разрешения ИТЭФ участвует в разработке аппаратуры для регистрации сигналов трековых детекторов для этих спектрометров ИФВЭ участвует в разработке аппаратуры для спектрометров FSC и PPS

42 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Возможности: интерактивный доступ к информационной сети эксперимента CMS (CMS private network); оперативная связь с центральным диспетчерским пунктом CMS Centre Meyrin, с техническим персоналом в ЦЕРН, с другими научными центрами-участниками эксперимента посредством EVO/VYDEO/SKYPE Задачи: мониторинг работы экспериментальной аппаратуры, статуса данных измерений и системы распределенных вычислений для их обработки и анализa; координация работы разных экспериментальных групп CMS. Модернизация в гг. (проект поддержан менеджментом CMS): Увеличение количества операционных постов с целью обеспечения одновременных дежурств различного типа (DCS, DQM, Jet/Met, Computing, etc). Замена рабочих станций операционных постов для работы в много-мониторном режиме (8 мониторов) с целью отображени расширенного набора контроллируемых параметров. Увеличение компьютерных ресурусов для разработки и тестирования программного обеспечения. Установка комплекта специализированного видео- и аудио-конференционногооборудования для обеспечения многоточечной связи с возможностью компактной FullHD визуализации технических графических материалов. Центры мониторинга и анализа данных ROC конференционная комната МГУ операционная комната ROC ОИЯИ операционная комната ROC МГУ

43 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 МГУ и ИТЭФ участвует в совершенствовании программ реконструкции адронных струй. На основе анализа характеристик треков заряженных адронов внутри струй осуществляется разделение струй, образованных кварками и глюонами. На рисунках показан пример такого разделения для струй, образованных в событиях с Z бозоном, распавшимся на два мюона. ОИЯИ участвует в совершенствовании программ реконструкции ди-мюонов ФИАН участвует в разработке и программ моделирования и реконструкции для HL LHC Совершенствование программ для реконструкции физических объектов

44 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Ресурс требуемый по модернизации CMS Методические исследования для Фазы 2 44

45 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Стриповая («пальчиковая») концепция сцинтилляторов. Главная проблема долгосрочной работы адронного калориметра (НЕ) недостаточная радиационная стойкость сцинтилляторов. Стриповая («пальчиковая») структура элементов сцинтилляторов позволяет решить задачу работы адронного калориметра при высокой светимости относительно дешевым способом.

46 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Проведенные исследования показывают, что радиационная стойкость сцинтилляторов является сложной функцией дозы и скорости набора дозы излучения. Прямые измерения этих явлений невозможны, так как потребовалось бы очень много времени. Целью нашей программы исследования радиационной стойкости сцинтилляторов является экстраполяция результатов наших измерений на реальные условия работы CMS в период гг. В ОИЯИ и странах-участницах ОИЯИ имеется несколько установок, которые мы используем для исследования радиационной стойкости сцинтилляторов различного типа: импульсный ядерный реактор ИБР-2 (ОИЯИ); источник нейтронов и гамма-квантов IREN (Intense REsonance Neutron source, ОИЯИ); электронный линейный ускоритель на 10 МэВ Национального научного центра Харьковского физико- технического института НАН Украины. электронный линейный ускоритель на 4 МэВ Национально-учебного центра физики частиц и высоких энергий (Минск, Беларусь). Предстоит ответить на три вопроса: Какова радиационная стойкость стрипов («пальчиков») до светимости fb -1 (выживаемость до конца LHC) Какова радиационная стойкость существующих сцинтилляционных ячеек при 700 fb -1 (выживаемость до LS3) Каковы радиационные повреждения используемого сейчас сцинтиллятора и шифтеров (SCSN81/Y11) при 30 fb -1.

47 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля Параметры SiPM, разработанных для Фазы 1 модернизации CMS HCAL, продемонстрировали принципиальную возможность создания фотоприёмников, способных работать в очень жёстких полях адронов (до нейтронов/см 2 ). Такие фотоприёмники необходимы практически для всех типов сцинтилляционных вариантов электромагнитного и адронного калориметров CMS. Группа ИЯИ РАН накопила огромный опыт по разработке радиационно-стойких фотоприёмников, а также создала прецизионные стенды для исследования их характеристик. Учитывая это, коллаборация CMS поддержала работы по разработке сверхрадиационно-стойких твёрдотельных и вакуумных фотоприёмников для Фазы 2 модернизации детектора CMS. Стабильность отклика SiPM при облучении нейтронами Спектральные характеристики SiPM Стенд для исследования SiPM, созданный сотрудниками ИЯИ РАН В гг. группа ИЯИ РАН планирует участвовать в следующих работах по модернизации детектора CMS (Фаза-2): -разработка и изготовление сверхррадиационно-стойких фотоприёмников; -изучение поведения параметров фотоприёмников в сверхжёстких полях адронов и гамма-квантов; -изучение изменения параметров фотоприёмников при их охлаждении Данные работы согласованы и одобрены коллаборацией CMS. Участие ИЯИ РАН в модернизации детектора CMS (Фаза 2)

48 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 IHEP in HCAL Calorimetry Upgrade HCAL Upgrade Table (Мруб) Разработка, исследование и изготовление 0 1,5 прототипов HCAL на основе камер Микромегас Будет разработана технология изготовления активных элементов клориметров на основе камер Микромегас. Изготовлены и испытаны первые образцы Модернизация системы считывания калориметра 0 2 HCAL на основе нового стандарта microTCA Будут закуплены корзины нового стандарта microTCA Протонный спектрометр высокого разрешения FSC и PPS 1,0 1,0 Будут созданы прототипы детектора FSC и проведены их исследования: - изготовлены рабочие элементы из искусственного сапфира - создан стенд для их калибровки и проверки - произведена замена сцинтиллятора счетчиков на более радиационно- стойкий материал - выбран фотоприемник HCAL Upgrade Table (Мруб) Разработка, исследование и изготовление 0 1,5 прототипов HCAL на основе камер Микромегас Будет разработана технология изготовления активных элементов клориметров на основе камер Микромегас. Изготовлены и испытаны первые образцы Модернизация системы считывания калориметра 0 2 HCAL на основе нового стандарта microTCA Будут закуплены корзины нового стандарта microTCA Протонный спектрометр высокого разрешения FSC и PPS 1,0 1,0 Будут созданы прототипы детектора FSC и проведены их исследования: - изготовлены рабочие элементы из искусственного сапфира - создан стенд для их калибровки и проверки - произведена замена сцинтиллятора счетчиков на более радиационно- стойкий материал - выбран фотоприемник

49 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 IHEP in ECAL Calorimetry Upgrade ECAL Upgrade Table (Мруб) Разработка и исследование новых технологий для 4,5 6,0 торцевого электромагнитного калориметра ЕCAL: Будет создана зона облучения образцов в смешанном поле вторичных частиц У-70: - создана транспортная система доставки образцов в зону облучения в процессе работы У-70; - создан стенд для измерения характеристик прототипов и материалов до и после их облучения. Будет создана зона облучения образцов в адронном поле вторичных частиц Бустера У-70 : - создан канал вывода пучка Бустера в помещение, предназначенное для исследований радиационной стойкости материалов и элементов детектирующих установок; - разработана и создана мишень для формирования поля вторичных частиц с различным составом нейтронов и заряженных адронов; Будет модернизирована установка для гамма облучения «ПАНДА-РС»: - проведено оснащение установки спектрофотометрическим оборудованием для исследований прозрачности сцинтилляторов, фиберов, спектросмещающих волокон. Будет создан канал вторичных частиц (электронов и адронов) высоких энергий для проведения тестов прототипов будущих детекторов. Будет произведена закупка электроники для сбора, хранения и обработки данных, полученных в ходе исследований основных характеристик и радиационной стойкости элементов калориметрических детекторов. ECAL Upgrade Table (Мруб) Разработка и исследование новых технологий для 4,5 6,0 торцевого электромагнитного калориметра ЕCAL: Будет создана зона облучения образцов в смешанном поле вторичных частиц У-70: - создана транспортная система доставки образцов в зону облучения в процессе работы У-70; - создан стенд для измерения характеристик прототипов и материалов до и после их облучения. Будет создана зона облучения образцов в адронном поле вторичных частиц Бустера У-70 : - создан канал вывода пучка Бустера в помещение, предназначенное для исследований радиационной стойкости материалов и элементов детектирующих установок; - разработана и создана мишень для формирования поля вторичных частиц с различным составом нейтронов и заряженных адронов; Будет модернизирована установка для гамма облучения «ПАНДА-РС»: - проведено оснащение установки спектрофотометрическим оборудованием для исследований прозрачности сцинтилляторов, фиберов, спектросмещающих волокон. Будет создан канал вторичных частиц (электронов и адронов) высоких энергий для проведения тестов прототипов будущих детекторов. Будет произведена закупка электроники для сбора, хранения и обработки данных, полученных в ходе исследований основных характеристик и радиационной стойкости элементов калориметрических детекторов.

50 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 IHEP in BRIL BRIL Upgrade Table (Мруб) Будут проведены: - расчёты радиационных полей и остаточной радиоактивности 1,0 4,0 элементов детектора CMS для номинальной светимости - физическое проектирование радиационной защиты CMS и интерфейса 2,0 1,0 между ускорителем и экспериментом - будет проведено расчётное сопровождение проекта комбинированного 1,5 2,0 переднего калориметра и условий работы малоугловых детекторов в прямолинейном промежутке SS5 Proposed RDMS responsibilities signed by CMS Main responsibilities of the IHEP group for the next years will be: Radiation simulations for the current CMS experiment, including radiation damage in HCAL and ECAL active elements Radiation environment design for the CMS Upgrade Phase 2 and 3, including upgrade of all subsystems and infrastructure Characterization of the machine induced background and modeling of the machine/ experiment interface Conceptual design of the CMS Forward Region shielding reconstruction, including new TAS shielding BRIL Upgrade Table (Мруб) Будут проведены: - расчёты радиационных полей и остаточной радиоактивности 1,0 4,0 элементов детектора CMS для номинальной светимости - физическое проектирование радиационной защиты CMS и интерфейса 2,0 1,0 между ускорителем и экспериментом - будет проведено расчётное сопровождение проекта комбинированного 1,5 2,0 переднего калориметра и условий работы малоугловых детекторов в прямолинейном промежутке SS5 Proposed RDMS responsibilities signed by CMS Main responsibilities of the IHEP group for the next years will be: Radiation simulations for the current CMS experiment, including radiation damage in HCAL and ECAL active elements Radiation environment design for the CMS Upgrade Phase 2 and 3, including upgrade of all subsystems and infrastructure Characterization of the machine induced background and modeling of the machine/ experiment interface Conceptual design of the CMS Forward Region shielding reconstruction, including new TAS shielding

51 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Выводы 51

52 CMSЗаседание Рабочей группы по направлению сотрудничества с ЦЕРН, 05 февраля 2014 Заключение и выводы 52 RDMS сыграл ключевую роль в разработке эксперимента CMS и внес значительный вклад в создание и запуск детектора, разработке физической программы Обязательства по MoU and MoA CMS выполняются успешно Физики RDMS продолжают играть важную роль в обслуживании, наборе данных и физическом анализе В настоящее время RDMS успешно участвует в модернизации CMS Фазе 1 и начал подготовку к Фазе 2 (с фокусом на переднюю калориметрию) Сегодня важнейшая задача – обеспечить финансирование работ по модернизации в рамках принятых обязательств Структура RDMS гарантирует выполнение всех принятых обязательств