Der LHC ist in der Lage, Teilchenpakete, sogenannte Bunches, von etwa 1011 Protonen mit einer Frequenz von 40 MHz zur Kollision zu bringen. Bei Design-Parametern entspricht dies etwa 35 inelastischen Proton-Proton-Kollisionen alle 25 ns. Die Aufgabe des Level-1-Trigger-Systems ist es, die Ereignisrate von 40 MHz auf 100 kHz zu reduzieren, indem Ereignisse gefunden werden, die physikalisch interessant sind.
Um diese Aufgabe zu bewältigen, durchsucht der Level-1-Trigger die Kalorimeter und Myonsysteme des ATLAS-Detektors nach hochenergetischen Teilchen. Der Level-1-Trigger besteht aus drei Subsystemen: Der Level-1-Kalorimeter-Trigger (L1Calo) untersucht die Energiedepositionen in den Kalorimetern, um Elektronen, Photonen, Taus und Jets zu finden sowie globale Summen der totalen und fehlenden transversalen Energie zu bestimmen. Der Level-1-Myon-Trigger (L1Muon) benutzt Daten der Myonspektrometer, um Myonkandidaten zu ermitteln. Der Central-Trigger-Processor (CTP) führt die Ergebnisse der beiden anderen Subsysteme zusammen, um die schlussendliche Level-1-Trigger-Entscheidung zu fällen. Dabei wird ein Ereignis nur dann akzeptiert, wenn die Teilchen bestimmte, konfigurierbare Energie- oder Inpulsschwellen überschreiten.
Die Tile Rear Extension Module
Das Phase-I-Upgrade des ATLAS L1Calo Triggersystems für den Zeitraum der Run-3 Datennahme führt neue Subsysteme zur Identifizierung isolierter Partikel und Jets ein, die so genannten Feature Extractors (FEXes). Um digitalisierte Daten vom Tile-Kalorimeter über optische Hochgeschwindigkeitsverbindungen an die FEXes zu liefern, wird das L1Calo-PreProcessor-Subsystem mit neuen Tile Rear Extension (TREX)-Modulen erweitert.
Software und Kalibration mit dem Phase-I System
Mit dem L1Calo Phase-I-Upgrade werden neue Hardware-Updates eingeführt, darunter neue Layer-Sum-Boards (LSB) und die Digitalisierung des Systems über neue Boards wie das LAr Trigger Digitizer Board (LTDB). Mit dieser verbesserten Hardware muss das analoge Run-2 System, das zu Beginn von Run-3 parallel zum aufgerüsteten System laufen soll, neu kalibriert werden.
Einer der Hauptbeiträge der KIP ATLAS Gruppe zum Triggersystem ist der Bau und Betrieb des L1Calo PreProcessors. Während des Betriebs des LHC war die KIP-Gruppe stark an der Überwachung und Wartung des L1Calo-Systems beteiligt. Diese Aufgabe umfasst die Kalibrierung der PPr-Parameter für die Energiebestimmung, die Optimierung der feinen Zeitabstimmung sowie die Entwicklung von Überwachungswerkzeugen für die verschiedenen Variablen.
Das neue Multichip-Modul (nMCM)
Nach dem LHC-Upgrade während des langen Shutdowns, der 2015 endete, stieg die Zahl der gleichzeitig kollidierenden Partikel ('Pile-Up') an und führte damit zu härteren Bedingungen für das Triggersystem. Daher wurde ein aufgerüstetes Ersatzmodul für den MCM entwickelt, der 'neue MCM' (nMCM).
Bildquelle: CERN
Bildquelle: CERN
