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Desarrollo de un sistema de disparo para el experimentoMPD-NICA del JINR
Heber Zepeda-FernandezCINVESTAV-IPN
Reunion General de la RED-FAE 2017
September 28, 2017
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Contenido
1 NICA-JINR
2 Beam Monitoring Detector (BMD)
3 BMD: Resultados de simulacion
4 BMD: Resultados del prototipo
5 Conclusiones
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NICA-JINR
“Joint Institute for Nuclear Research” (JINR), Dubna,Rusia (1956).
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NICA-JINR
“Joint Institute for Nuclear Research” (JINR), Dubna,Rusia (1956).
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NICA-JINR
“Joint Institute for Nuclear Research” (JINR), Dubna,Rusia (1956).
Elementos descubiertos en el JINR
1966 - Nobelium: 102
1970 - Dubnium: 104
1999-2005
Nihonium: 113.Flevorium: 114.Moscovium: 115.Livermorium: 116.Oganesson: 118.
Identificacion quımica de Copernicium: 112.
Sintetizacionde Tennessine: 117.
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NICA-JINR
“Joint Institute for Nuclear Research” (JINR), Dubna,Rusia (1956).
Areas de investigacion:
Fısica Teorica.
Fısica de partıcula elementales.
Fısca Nuclear Relativista.
Fısica de Iones Pesados.
Fısica de Energıa baja e intermedia.
Fısca Nuclear con Neutrones.
Fısica de Materia Condensada.
Radiobiologıa.
Redes Informaticas, Informatica y Fısica Computacional.
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NICA-JINR
“Joint Institute for Nuclear Research” (JINR), Dubna,Rusia (1956).
Areas de investigacion:
Fısica Teorica.
Fısica de partıcula elementales.
Fısca Nuclear Relativista.
Fısica de Iones Pesados.
Fısica de Energıa baja e intermedia.
Fısca Nuclear con Neutrones.
Fısica de Materia Condensada.
Radiobiologıa.
Redes Informaticas, Informatica y Fısica Computacional.
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NICA-JINR
E = 4.5 GeVu para iones, E = 12.6 GeV para protones. Nucleotrondesde 1993.
Propiedades de interaccion fuerte en SM: Quarks y gluones.
Transicion de fase entre la materia hadronica y el QGP.
Interacciones fuertes en el vacıo y simetrıas QCD.
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NICA-JINR
“Nuclotron-based Ion Collider fAcility” (NICA)
“Baryonic Matter at Nuclotron” (BM@N).
“The Spin Physics Detector” (SPD).
“The Multi-Purpose Detector” (MPD).
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NICA-JINR
MPD
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NICA-JINR
MPD
Time Projection Chamber (TPC).
Inner Tracker (IT).
Time of Flight (TOF).
Electromagnetic Calorimeter (ECAL).
Zero Degree Calorimeter (ZDC).
Fast Forward Detector (FFD).
Magnetic solenoid.
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NICA-JINR
MPD
Campo magnetico de 0.5 T.
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NICA-JINR
MPD
TPC + IT + TOF + ECAL: pT suficiente resolucion, Determinaciondel vertice y ID:
TOF. kaones pT < 1.5GeV , (anti)protones pT < 3GeV ,con dE/dx en IT y TPC.
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NICA-JINR
MPD
ECAL: Partıculas cargadas y γ.
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NICA-JINR
MPD
ZDC: Clasificacion de centralidad.
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NICA-JINR
MPD
FFD:Determinacion rapida de la interaccion.Control de la razon de colision.Posicion del punto de interaccion.
Las partıculas no son relativistas
Nuestro detector entra en accion
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NICA-JINR
MPD
FFD:Determinacion rapida de la interaccion.Control de la razon de colision.Posicion del punto de interaccion.
Las partıculas no son relativistas
Nuestro detector entra en accion
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NICA-JINR
THE BEAM MONITORING DETECTOR
(BMD)
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Beam Monitoring Detector (BMD)
BMD: Caracterısticas.Detector centellador: Bc404.
Sera capaz de:
Incrementara la seccion de pseudorapidez: 1.69 ≤ |ηBMD | ≤ 4.36.
Optimizacion de eventos.
Centralidad y localizacion del punto de interaccion.
Estimador de la multiplicidad.
Sistema de Trigger.
Monitoreo en el haz.
Discriminara la centrantalidad del ruido.
Determinara la seccion eficaz absoluta de las reacciones de procesos.
Resolucion temporal: 50 ps (Photones de centelleo + tiempo en laelectronica).
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Beam Monitoring Detector (BMD)
BMD: Simulacion.
- Software usado: mpdroot + bmd
Ring Minimum radius (cm) Maximum radius (cm)
1 5.1 8.302 8.5 14.503 14.7 23.404 23.6 42.005 42.2 73.63
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Beam Monitoring Detector (BMD)
BMD: Simulacion
Ubicacion de BMD:
-2 m 2 m
Geometrical center of MPD
TPCTPC
BMD
BMD-A
Z2
Z1
Z3
Z4
BMD-C
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Beam Monitoring Detector (BMD)
BMD: Simulacion
Multiplicidad 4 GeV:
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Beam Monitoring Detector (BMD)
BMD: Simulacion
Multiplicidad 11 GeV:
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BMD: Resultados de simulacion
Localizacion del punto de interaccion
cm-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200
ns
-15
-10
-5
0
5
10
15
Inside
TA+TC
TA-TC
Outside
TA+TC
TA-TC
Collisions in/out BMD-A and BMD-C
Figure: Relacion entre el tiempo de llegada (TA y TC ) al BMD con posicion delpunto de interaccion.
Tiempo de resolucion de llegada: ∆σ = |σA − σC | = 57.982± 0.509 ps.Independiente de la geometrıa.
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BMD: Resultados de simulacion
A la par:
Geant 4
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
π+ E=5 MeV (cuadrados amarillos→ APD):
Obtener el foton mas rapido en Scorer en cada evento.
Realizar el fit de distribucion → σi .
Resolucion temporal = σi − σj .
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
π+ E=5 MeV (cuadrados amarillos→ APD):
Obtener el foton mas rapido en Scorer en cada evento.
Realizar el fit de distribucion → σi .
Resolucion temporal = σi − σj .
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
π+ E=5 MeV (cuadrados amarillos→ APD):
Obtener el foton mas rapido en Scorer en cada evento.
Realizar el fit de distribucion → σi .
Resolucion temporal = σi − σj .
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
π+ E=5 MeV (cuadrados amarillos→ APD):
Obtener el foton mas rapido en Scorer en cada evento.
Realizar el fit de distribucion → σi .
Resolucion temporal = σi − σj .
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
a)
Figure: Tamano: 10 cm. 133.579± 21.803 ps ≤ ∆σ ≤ 226.409± 37.821 ps.
b)
Figure: Tamano: 5 cm. ∆σ = 12.908± 4.762 ps.
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BMD: Resultados de simulacion
Encontrando la geometrıa para los 50 ps
c)
Figure: Tamano: 10 cm. 0.963± 0.028 ps ≤ ∆σ ≤ 97.432± 34.156 ps.
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BMD: Resultados del prototipo
Estudios del Plastico centellador.
Laboratorio de Ciencias de Mteriales en:
Puebla (BUAP): R = 9.5 cm y 2.54 cm de ancho.
Sinaloa (UAS): 14× 15× 2cm3.
Centellador comercial de Bicron:
Bc404: El corte R = 6 cm.
Figure: BUAP (izquierda), Bc404 (centro) y UAS (derecha). Mismo PMT:Hamamatsu R5946
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BMD: Resultados del prototipo
Estudios del Plastico centellador.
Cada 500 m: Desde Sierra Negra (4,530 m) hasta Boca del Rıo (niveldel mar).Presion y altitud: Sensor BMP085 y sistema de procesamientomınimo (raspberry PI V3.0).
Figure: Taza medida con los tres detectores cada 500 m.30 / 34
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Conclusiones
En resumen...
Bc404 es el material optimo.
BMD sera un importante detector para el MPD.
Falta mucho trabajo por realizar. Listo para antes del 2020.
Miembros de MeXNICA:
M. en C. Heber Zepeda Fernandez.
Dr. Pedro Gonzalez Zamora.
Lic. Luis Valenzuela Cazarez.
Dr. Alejandro Ayala.
Dr. Luis Manuel Montano Zetina.
Dra. Marıa Elena Tejeda Yeomas.
Dr. Mario Rodrıguez Cahuantzi.
Dra. Isabel Domınguez.
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Conclusiones
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Conclusiones
Figure: 1550 V para BUAP, 1600 V para UAS, 1500 V para Bc404
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