Reconstruction et analyse en temps réel des particules à longue durée de vie dans le système de trigger de LHCb et premières mesures de la production d'hadrons étranges avec le détecteur LHCb upgrade

Real-time reconstruction and analysis of long-lived particles in the LHCb trigger system and first measurements of strange hadron production with the upgraded LHCb detector

• Auteur / Autrice : Lukas Calefice
• Direction : Vladimir Gligorov, Johannes Albrecht
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de l'Univers
• Date : Inscription en doctorat le 17/11/2020; Soutenance le 13/12/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Université Technique de Dortmund
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Physique nucléaire et hautes énergies (Paris ; 1997-....)

Mots clés

Mots clés libres

LHCb

Trigger

Analyse en temps réel

LHCb

Trigger

Real-time analysis

Résumé

L'expérience LHCb au CERN est en train d'effectuer son premier majeur upgrade (LHCb) afin de pouvoir prendre des données avec une luminosité cinq fois plus grande pendant le Run 3. Il sera équipé d'un nouvel ensemble de trajectographes (VELO, UT, SciFi) pour s'adapter aux conditions d'une multiplicité de traces et d'un rayonnement plus élevée. La première étape du système de trigger est mise en œuvre pour fonctionner sur 200 cartes GPU à un débit de données de 30MHz. Une reconstruction de trace alternative, appelée Seeding & Matching, pour le premier niveau du trigger est développée et présentée dans cette thèse. Contrairement au forward tracking utilisé précédemment, l'algorithme présenté ici se passe de l'UT, de sorte qu'il peut être utilisé avant que l'UT ne soit complètement installé. Le Seeding est une reconstruction autonome de segments de trace dans le SciFi, suivie d'un Matching où les segments du SciFi sont associés aux segments de trace VELO reconstruits précédemment. Le Seeding & Matching montre une performance physique et informatique compatible avec le forward tracking. Il est maintenant utilisé comme nouvel algorithme principal et mis en service avec les premières données du Run 3. De plus, des études préparatoires pour une mesure avec les premières données du Run 3 LHCb des rapports des sections efficaces de production des hadrons Λ et KS sont présentées dans cette thèse.

The LHCb experiment is undergoing its first major detector upgrade to operate at a five times higher instantaneous luminosity during the Run 3 data taking period. It is equipped with a new set of tracking detectors (VELO, UT, SciFi) to match the conditions of an increased track multiplicity and radiation damage. The hardware trigger stage is removed. The first stage of the software trigger system is implemented to run on about 200 GPU cards with a throughput of 30MHz. An alternative tracking algorithm called Seeding & Matching for the first trigger stage is developed and presented in this thesis. Other than the formerly used forward tracking, the presented algorithm performs the tracking without making use of the UT which allows to run in the early data taking of Run 3 before the UT will be installed. The Seeding is a standalone reconstruction of track segments in the SciFi, which is followed by a Matching step where the SciFi seeds are matched to VELO track segments reconstructed beforehand. The physics and computing performance of the Seeding & Matching is evaluated and found to be compatible with the forward tracking. The Seeding & Matching is now used as the new baseline algorithm and currently being commissioned on the first Run 3 data. Furthermore, preparations for an early Run 3 measurement of the ratios of the production cross-section of Λ and KS hadrons are presented in this thesis.