Un desencadenador basado en píxeles de nivel 1 para experimentos del LHC
El descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 completó el conjunto de partículas que predice el modelo estándar. Utilizar el LHC con energías mayores permitirá estudiar las propiedades del bosón de Higgs. En las colisiones entre partículas con la mayor energía jamás alcanzada, los físicos buscarán pistas de nuevas partículas que desafiarían las leyes conocidas de la física. Para responder a los desafíos experimentales de hacer colisionar protones a casi dos veces la energía de la campaña anterior, será necesario mejorar la capacidad del solenoide de muones compacto (CMS) para aislar y medir con precisión los productos. Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea contribuyó de forma importante a las actividades que se llevan a cabo para garantizar que el CMS pueda aumentar su rendimiento de forma eficiente para desencadenar eventos de procesos físicos todavía desconocidos. Los científicos del proyecto TAUKITFORNEWPHYSICS (Tau toolkit for opening the new physics window at LHC and possible spin off effects), financiado por la Unión Europea, desempeñaron un papel principal en el desarrollo de un desencadenador de píxeles de nivel 1 para el CMS. El algoritmo PiXTRK es el primer intento de lograr una reconstrucción de pistas en tiempo real utilizando el reconocimiento de patrones basado en recuentos sobre píxeles. Para hacerlo, PiXTRK se basa en los recuentos por píxel, alimentado por el sistema desencadenador del calorímetro electromagnético de nivel 1 del detector del CMS. En otras palabras, la acumulación de recuentos en el detector de píxeles se hace corresponder con agregados identificados en el nivel del calorímetro de nivel 1. El reconocimiento de patrones funciona definiendo ventanas en los planos transversal y longitudinal respecto al eje del haz y, a continuación, se mueve hacia atrás hasta el punto del haz. Al aplicar el algoritmo al caso del desencadenador de nivel 1 sobre electrones, se demostró que era capaz de reconstruir las trayectorias de las partículas desde los agregados de píxeles con una eficiencia global de más del 95 % manteniendo el umbral de momento de los electrones en tan solo 20 GeV/c, una tasa de reducción de 5, sobre una cobertura de aceptación angular grande y con tasas de apilamiento elevadas. Esto fue un indicio muy positivo de las posibilidades de rendimiento de este desencadenador. Los científicos también participaron en el diseño de un sensor innovador para detectar y medir las coordenadas de las partículas cargadas incidentes con gran precisión. El sensor de píxeles por avalancha (APiX) se basa en tecnología de PM de silicio y en la integración vertical 3D de varios píxeles de avalancha, implementados con electrónica de lectura totalmente digital sobre la misma estructura. Al finalizar el proyecto TAUKITFORNEWPHYSICS en 2014, la tecnología para obtener este tipo de detector de radiación ionizante estaba en desarrollo. Una vez fabricado, el funcionamiento del ApiX ofrecerá bajo ruido y consumo de energía, así como una gran tolerancia frente a la radiación. Se espera que los resultados de esta investigación encuentren aplicaciones en campos que van desde la instrumentación científica hasta la microscopia electrónica y la captación de imágenes médicas.
Palabras clave
LHC, modelo estándar, física, Solenoide de Muones Compacto, TAUKITFORNEWPHYSICS
