Produktion schneller Eingangselektronik und Full-Slice-Test eines neuen L0-MDT-Triggers zum Upgrade des ATLAS Myon-Spektrometers

Abstract

Weltweit ist der Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum für Elementarteilchenphysik, CERN, die einzigartige Forschungsinfrastruktur für die physikalische Grundlagenforschung bei höchsten Energien. Die bisherige Forschung am LHC hat in herausragender Weise das Standardmodell zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen den Elementarteilchen bis hin zur Erzeugung von Teilchenmassen durch den Higgs-Mechanismus bestätigt. Einige dieser Wechselwirkungen bzw. Erzeugungsprozesse besitzen aber so geringe Kopplungsstärken, z.B. Higgs-Selbstwechselwirkung H → HH, dass diese Prozesse selten in den Kollisionsreaktion in LHC auftreten. Erst in der Hochluminositätsmesskampagne HL-LHC kann eine, für die statistisch signifikante Entdeckung hinreichende Zahl von Kollisionsreaktionen mit Higgs-Selbstwechselwirkung erzeugt werden. Mit diesem Vorhaben wird das Myon-Spektrometer im ATLAS-Teilchendetektor weiterentwickelt, um Myon-Teilchen aus seltenen, neuen Prozessen trotz höherer Produktionsraten aus bekannten Prozessen an HL-LHC vollumfassend effizient zu detektieren. Zugleich wird die Signalverarbeitungskette der MDT-Detektoren des Myon-Spektrometers inklusive der Trigger-Elektronik verbessert. Damit wird eine sehr präzise Myon-Impulsmessung bereits auf der ersten Stufe (L0) der vollautomatischen Auswahl von Kollisionsreaktionen vorliegen, die eine saubere und rasche Trennung zwischen den wenigen potenziell interessierenden und der überwiegenden Mehrzahl bekannter Prozesse mit Myon-Teilchen ermöglicht. Nur durch die Anpassung des Myon-Spektrometers an die Bedingungen der Messungen bei HL-LHC kann das vollständige Entdeckungspotenzial des ATLAS-Experiments für neue Elementarteilchen und für seltene Prozesse sichergestellt werden.