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La physique de l’infiniment grand l’infiniment petit

Jean-Baptiste Sauvan soutient son HDR

27 septembre 2022

le jeudi 29 septembre 2022 dans l’amphi Becquerel de l’École polytechnique à 14h00


"Algorithmie pour la génération des primitives de déclenchement de premier niveau dans le calorimètre HGCAL au HL-LHC"


Résumé :
Le démarrage de la phase à haute luminosité du LHC (HL-LHC) est prévue pour 2029, avec à terme l’accumulation d’une luminosité intégrée de 3000fb-1. Cette luminosité accrue ouvrira l’accès à la recherche et à l’étude de processus physiques rares, en particulier dans le secteur électrofaible et le secteur du Higgs. Mais du fait des contraintes que pose cette haute luminosité sur les détecteurs, en terme de tenue aux radiations et de taux d’empilement, de nombreux sous-systèmes de l’expérience CMS devront être mis à niveau ou changés. Entre autres, les calorimètres bouchons de CMS seront remplacés par un détecteur novateur ultra-granulaire et résistant aux radiations, le HGCAL. Ce calorimètre possédera autour de 6 millions de canaux de lecture, ce qui, combiné au fort taux d’empilement attendu au HL-LHC, pose d’énormes défis sur la lecture et la reconstruction des événements de collision.


Ceci est d’autant plus vrai pour la reconstruction en temps réel effectuée au sein du système de déclenchement de niveau 1 (L1). Ce système de déclenchement L1 sera basé sur des cartes électroniques dédiées composées de FPGAs de dernière génération et interconnectées par des liens optiques à haute vitesse. Il devra traiter des événements de collision, produits à une fréquence de 40MHz, avec une latence n’excédant pas 12.5 microsecondes. Les premiers traitements sur les données provenant du HGCAL au sein de ce système sont tout d’abord une compression drastique dans l’électronique frontale sur le détecteur, puis la reconstruction d’agrégats locaux d’énergie en trois dimensions dans l’électronique hors-détecteur. Ces agrégats locaux servent ensuite de briques de base pour la reconstruction globale des événements de collision.


Lors de cette soutenance d’habilitation à diriger des recherches je présenterai la chaîne algorithmique développée ces dernières années pour compresser les données du HGCAL et reconstruire les agrégats d’énergie au niveau de l’électronique de déclenchement L1. Je m’attarderai en particulier sur certaines des nombreuses contributions du LLR à ce système.

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