simulace detektoru atlas

21 November 2003 Pavel Řezníček ([email protected]) 1

Simulace detektoru Simulace detektoru ATLASATLAS

1. Generátory• Pythia, Herwig, …

• signál, pozadí (minimum bias, …)

2. Simulace detektoru• odezva jednotlivých sub-detektorů

• Geant + digitalizace … formát jako skutečná data

• míchání signálu s pozadím

3. Rekonstrukce• analýza odezvy jednotlivých sub-detektorů

• přiřazování dat simulovaným částicím (kontrola rekonstrukce)

4. Analýza, Vizualizace• Combined ntuple

• Atlantis


Simulace detektoru Simulace detektoru ATLASATLAS

1. Generátory• Pythia, Herwig, …

• signál, pozadí (minimum bias, …)

2. Simulace detektoru• odezva jednotlivých sub-detektorů

• Geant + digitalizace … formát jako skutečná data

• míchání signálu s pozadím

3. Rekonstrukce• analýza odezvy jednotlivých sub-detektorů

• přiřazování dat simulovaným částicím (kontrola rekonstrukce)

4. Analýza, Vizualizace• Combined ntuple

• Atlantis


GenerátoryGenerátory

Struktura TDataSet

Ntuple 100

• Simulace interakcí• informace o hybnostech, směru letu a místa rozpadu každé

částice

• mnoho balíků specializovaných na různé oblasti fyziky na ATLASu

• značné množství eventů (signálů i pozadí) již nasimulováno

• Př.: PythiaB – specializace na b-fyziku• počáteční období nízké luminosity

• výběr kanálu řízen job-options soubory (textová konfigurace), pro případ složitějších podmínek na kanál je nutno modifikovat zdrojový kód balíku PythiaB (soubor user_finsel.f)

• Výstup: PythiaB.root nebo pythiaB.ntup



Struktura TDataSet

Ntuple 100


částice







Simulace sub-detektorůSimulace sub-detektorů• Simulace odezvy detektorů při průletu částice

• interakce částic v materiálu

• Geant3 (fortran), Geant4 (C++)

• výsledkem jsou hits – energetické ztráty na segmentech dráhy částice

• oprava polohy vertexů rozpadů na interakce nestabilní částice v materiálu před původním vertexem

• simulace funkce detektorů

• digitalizace hitů – digits

• modely jsou založené na skutečných principech fungování jednotlivých detektorů, ale jsou zjednodušené kvůli rychlosti simulace. K ladění se používají výsledky z testbeamů

• Možnost přidávání pozadí k signálu• provádí se míchání již digitalizovaných dat

• signál + několik simulací pozadí (závisí na konstrukci sub-detektoru)

• mrtvá doba• délka pulsů• diskriminační úrovně• …

např. minimum bias – interakce, kdy výsledné částice mají malou příčnou hybnost (non-diffractive interactions)














P … ZEBRA fileu … ROOT file

/afs/cern.ch/atlas/project/dc1


• 2 rekonstrukční algoritmy: xKalman a iPatRec• xKalman – původně vycházel z TRT (histogramování) a

prováděl exptrapolaci do SCT a Pixel. Dnes vychází z křemíkových detektorů: postupnou extrapolací z Pixel do SCT a do TRT http://maupiti.lbl.gov/atlas/xkal/

• iPatRec – vychází z vnější vrstvy Pixel a z SCT (nižší hustota hitů), hledá nejbližší digity ke „spojnici“ oblasti vertexu s hitem ve vnějších detektorech (kalorimetry, …) http://pop.home.cern.ch/pop/iPatRec.html

• 2 rekonstrukční prostředí: Atrecon a Athena• Atrecon – samostatný program dostupný v Atheně, řízený

pomocí textových souborů: datacards

• Athena – standardní prostředí pro ATLAS simulace, řízeno pomocí souborů job-options. Pomalejší než atrecon.

• důležitým výstupem je v obou případech Combined Ntuple (CBNT) lišící se jen v názvu některých veličin

Rekonstrukce drah Rekonstrukce drah (pouze InDet)(pouze InDet)










cd $WORKDIR cmt co -r Applications-01-04-34 Applications(cmt co -r xKalmanppAtrecon-00-00-88 Reconstruction/xKalmanpp/xKalmanppAtrecon) cmt co -r AtreconMain-00-02-43 Applications/AtreconMain cd Applications/AtreconMain/AtreconMain-00-02-43/cmt cmt broadcast cmt config source setup.sh cmt broadcast gmake cd ../datacard ln -s $ATLASSIMULATION ZEBRA.P ../i686-rh73-gcc32-opt/atrecon_CKM.exe < datacards

cd $WORKDIR cmt co -r RecExCommon-00-01-21 Reconstruction/RecExample/RecExCommon cd Reconstruction/RecExample/RecExCommon/RecExCommon-00-01-21.cmt cmt config source setup.sh gmake cd ../run ln -s $ATLASSIMULATION ZEBRA.P athena RecExCommon_jobOptions.txt


Analýza (CBNT)Analýza (CBNT)• informace o generovaných částicích (viz.např.: obsah

pythiaB.ntup)

• parametry zrekonstruovaných drah, naměřené energie v kalorimetrech, dráhy v mionových detektorech, …

• rekonstrukční programy přiřazují dráhy původním generovaným částicím (protože ze simulací je známo, který hit byl způsoben jakou částicí), což umožňuje testovat efektivitu rekonstrukčních programů i např. uživatelských cutů na potlačení pozadí.

NPar ..... počet částicPTGen .... příčna hybnostPhiGen ... hybnostiEtaGen ... hybnostiMgen ..... hmotnostCharge ... nábojRVGen .... poloměr „vzniku“ částicePhiVGen .. „vzniku“ částiceZVGen .... z „vzniku“ částiceType ..... kód částiceKMothNt .. index mateřské částiceKFDauNt .. index 1. dceřiné částiceKLDauNt .. index poslední dceřiné č.

true informace NTrk ........ počet drah (d.)Chi2 ........ 2 fitu dráhyA0Vert ...... nejkratší příčná vzdálenost ke svazkuZVert ....... souřadnice z v poloze A0VertPhiVert ..... v poloze A0VertCotThVert ... cotg() v poloze A0VertPTInvVert ... převrácená příčná hybnost v A0VertCovVertXZ ... kovarianční matice dráhy v mag. poliICollNum .... 1 = xKalman , 2 = iPatRecNSiHits ..... počet hitů v SiNSiHoles .... počet děr v SiPattern ..... mapa hitůNTRHits ..... počet TRT hitůKINENT ...... index přiřazené částice (1..NPar) UniqueHits .. správně přiřazené hityWrongHits ... špatně přiřazené hitySharedHits .. hity sdílené s jinou dráhou

parametry rekonstruovaných drah



pythiaB.ntup)






http://

atlas.w

eb.cern

.ch/A

tlas/G

ROUPS/SOFTW

ARE/OO/d

omain

s/

Reconst

ruct

ion/p

ackages/C

BNT_Ath

ena/CBNT_A

thena.h

tm

http://

drouss

ea.hom

e.cern

.ch/d

rouss

ea/cbnt/c

bnt.htm

l



pythiaB.ntup)






/afs/cern.ch/user/n/nevski/scratch0/QA/paw.exe



pythiaB.ntup)







Vizualizace (Atlantis)Vizualizace (Atlantis)• na Athéně nezávislý balík napsaný v

Javě (lze spuštět pod libovlným operačím systémem)

• vstupem jsou XML soubory (lze vytvářet při rekonstrukci pod Athénou)

• určeno pro fyzikální prohlížení i prezentace

• obsahuje 9 základních typů zobrazení + detailní popis všech objektů (hity, dráhy simulované i rekonstruované, …)

• umožňuje nastavit cuty na parametry zobrazovaných objektů, logicky spojovat simulace s rekonstrukcí, …

• www: cern.ch/atlantis

• tvorbu XML souborů při rekonstrukci eventů provádí balík JiveXML

• spouštění:

• Linux: java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar atlantis_version/atlantis.jar

• AFS: /afs/cern.ch/sw/java/i386_redhat73/jdk/sun-1.3.1/bin/java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar /afs/cern.ch/atlas/project/Atlantis/current/atlantis.jar

• Win: javaw atlantis.jar


Vizualizace (Atlantis)Vizualizace (Atlantis)• na Athéně nezávislý balík napsaný v

Javě (lze spuštět pod libovlným operačím systémem)

• vstupem jsou XML soubory (lze vytvářet při rekonstrukci pod Athénou)

• určeno pro fyzikální prohlížení i prezentace

• obsahuje 9 základních typů zobrazení + detailní popis všech objektů (hity, dráhy simulované i rekonstruované, …)

• umožňuje nastavit cuty na parametry zobrazovaných objektů, logicky spojovat simulace s rekonstrukcí, …

• www: cern.ch/atlantis

• tvorbu XML souborů při rekonstrukci eventů provádí balík JiveXML

• spouštění:

• Linux: java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar atlantis_version/atlantis.jar

• AFS: /afs/cern.ch/sw/java/i386_redhat73/jdk/sun-1.3.1/bin/java -Dsun.java2d.pmoffscreen=false -jar /afs/cern.ch/atlas/project/Atlantis/current/atlantis.jar

• Win: javaw atlantis.jar

Implementace do standardní rekonstrukce:

1. v adresáři instalace Athena-rekonstrukce: Reconstruction/RecExample/RecExCommon přidat do souboru požadavků RecExCommon-??-??-??/cmt/requirements text: use JiveXML JiveXML-* graphics

2. provést: cmt config ; source setup.sh ; gmake

3. v adresáři RecExCommon-??-??-??/run na konec souboru RecExCommon_jobOptions.txt přidat text pro použítí JiveXML: #include “$JIVEXMLROOT/share/JiveXML_jobOptions.txt”


Vizualizace (Atlantis)Vizualizace (Atlantis)


ExampleExample

Uloženo na lxplus v CERNu:

• ~reznicek/public/talks/athena_fzu-27-11-03.tar.gz

• Obsahuje soubor: lxplusFZUexample.tar.gz

• Rozbalit do adresáře: /public/example

• Vytvoří se adresářová struktura:• generators• pileup• simulation• analyze• reconstruction• visualisation• run.all – soubor obsahující jednotlivé kroky

příkladu

simulace detektoru atlas

Documents