Estudio y validación de sensores para el sistema link de alienamiento del experimento CMS

José Miguel Luque Raigón

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• Publié le: 01 janvier 2006
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Extrait

Departamento de Física
(Universidad de Córdoba)



ESTUDIO Y VALIDACIÓN DE
SENSORES PARA EL SISTEMA
LINK DE ALINEAMIENTO DEL
EXPERIMENTO CMS


Memoria presentada por

José Miguel Luque Raigón

como tesis doctoral para optar al grado de
Doctor en Ciencias Físicas

Director de Tesis

Dr. Antonio Ferrando García
(CIEMAT-Madrid)





Córdoba, 15 de Julio de 2004
A mis padres

Todas las clases de razonamiento no consisten sino en una
comparación y descubrimiento de las relaciones, constantes o
inconstantes, que dos o más objetos guardan entre sí.


David Hume, Tratado de la naturaleza humana

ÍNDICE DE CAPÍTULOS


CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN ............................................................................. 1

CAPÍTULO 2: LA FÍSICA EN EL COLISIONADOR LHC ................................. 5

1. Introducción ...................................................................................................... 5
2. El Modelo Estándar ......................................................................................... 6
3. Otros modelos: Supersimetría (SUSY) y Technicolor ..................................... 8
4. Objetivos físicos de LHC. Simulación de sucesos .......................................... 10
5. La Física del Higgs en LHC ............................................................................. 11
5.1. El bosón de Higgs en el modelo estándar (SM) ..................................... 11
13Canal H → γ γ .........................................................................................
14→ bb .........................................................................................
+ - + - 14Canal H → Z Z* → 4 l ( l l l l ) ..........................................................
+ - 15→ W W* → ( l ν l ν ) .....................................................….
15Canal H → Z Z → 4 l .............................................................................
15Canales H → l l ν ν; H → l l j j; H → l ν j j .........................................
Errores en las medidas de la masa y sección eficaz del Higgs .............. 18
5.2. El bosón de Higgs en el modelo estándar supersimétrico mínimo
(MSSM) ................................................................................................... 18
20Canal H /A → τ τ ................................................................................... → μ μ21
21Canal A → γ γ ........................................................................................
21Canal H → h h .......................................................................................
22Canal A/H → t t .....................................................................................
22Canal A → Z h
6. Supersimetría (SUSY) ........................................................................................ 23
7. Dinámica fuerte en la rotura de la simetría espontánea electrodébil .......... 24
8. Nuevos bosones gauge ........................................................................................ 25
9. Dimensiones extras ........................................................................................... 25
10. Física adicional del modelo estándar .............................................................. 26
Física del quark top ....................................................................................... 26
Física de mesones B26
Bibliografía ............................................................................................................... 28

CAPÍTULO 3: EL COLISIONADOR LHC Y EL EXPERIMENTO CMS ............ 29

1. Introducción ...................................................................................................... 29
2. El colisionador LHC ......................................................................................... 30
2.1. Estructura general .................................................................................. 30
2.2. Parámetros físicos de colisión ............................................................... 31
2.3. Efectos físicos en el proceso de colisión de haces en LHC .................... 32
2.4. Experimentos asociados de LHC ............................................................ 33
3. El experimento CMS ........................................................................................ 34
3.1. Introducción ............................................................................................ 34
3.2. El detector central de trazas (tracker) ..................................................... 37Detector de píxeles de silicio .................................................................. 38e micropistas de silicio ........................................................... 39
3.3. Los calorímetros ..................................................................................... 40
3.4. El calorímetro electromagnético ............................................................ 41
3.5. El calorímetro hadrónico ........................................................................ 43
3.6. El imán superconductor .......................................................................... 45
3.7. El sistema de cámaras de muones .......................................................... 46
Las cámaras de tubos de deriva (DT) ..................................................... 48
Las cámaras de pistas catódicas (CSC) .................................................. 49
Las cámaras de placas paralelas resistivas (RPC) ................................ 51
3.8. El sistema de selección de sucesos (trigger) ........................................... 51
El trigger de Nivel-1 (L-1) ...................................................................... 52
El trigger de niveles superiores (L-2, L-3 y L-4) .................................... 53
Apéndice A: Fenomenología de cascadas54
Bibliografía ............................................................................................................... 59

CAPÍTULO 4: EL SISTEMA DE ALINEAMIENTO DE CMS ............................ 61

1. Introducción ...................................................................................................... 61
2. El sistema de alineamiento del tracker ............................................................ 63
3. barrel de muones .......................................... 66
4. El sistema de alineamiento de los endcaps de muones .................................. 68
Líneas de transferencia de las cámaras de los endcaps ................................ 69
Líneas de monitorización en línea recta ........................................................ 70
Sistema de alineamiento ME1 ....................................................................... 70
Sensor z .......................................................................................................... 71
Sensor r71
5. El sistema de alineamiento Link ...................................................................... 72
Introducción ................................................................................................... 72
El camino de luz ............................................................................................. 73
Fundamentos del alineamiento Link .............................................................. 75
Constituyentes del sistema Link ..................................................................... 75
La fuente o caja de luz ............................................................................ 75
Periscopios .............................................................................................. 76
Sensores de posición ............................................................................... 76
Laser Levels y tiltmeters ......................................................................... 76
Los monitores de distancia77
Sensores de temperatura77
6. Alineamiento por trazas ................................................................................... 77
Bibliografía ............................................................................................................... 79

CAPÍTULO 5: EL SENSOR DE TEMPERATURA RTD 81

1. Introducción ...................................................................................................... 81
2. Circuito equivalente para el sensor RTD: Análisis de las interferencias
inducidas ........................................................................................................... 82
86Caso R (T = 0ºC) = 0.1 k Ω ............................................................................
87 = 1