4.3 Le bruit de fond dans l'anneau de basse energie
4.3.4 La normalisation de la simulation dans le LER
Une fois les pro ls de pression evalues, la simulation peut ^etre comparee aux donnees apres une etape de normalisation qui, a partir du nombre de traces dans la simulation a 1 nTorr et 1 A, donne un taux de traces en fonction du courant dans l'anneau. Le calcul est fait en utilisant les m^emes formules que pour la normalisation de la simulation dans le HER (voir equations 4.3 et 4.4) en changeant simplement la frequence des evenements TURTLE qui etait de 20.2 MHz pour cette simulation.
Le tableau 4.12 donne les taux des traces obtenus avec la simulation a 1 A et 1 nTorr, et en ponderant la simulation avec les pressions du pro l decrit tableau 4.11.
4.4 Conclusion
Il a ete vu dans ce chapitre que la simulation des particules perdues telle qu'elle existait au temps du TDR et du CDR sous-estimait ce type de bruit de fond de plusieurs fa cons.
Tout d'abord, en negligeant la contribution des particules perdues par les faisceaux hors de straight 2. Or, avec une simulation complete incluant tous les aimants de la region d'interaction, ces particules constituent en fait une part importante du bruit de fond susceptible d'atteindre IR2.
Region du LER Taux de traces simulees Taux de traces simulees dans la mini-TPC dans la mini-TPC
(1 A, 1 nTorr) (1 A, modele) -4 m a 4 m 0.10 MHz 0.43 MHz 4 m a 10 m 0.14 MHz 0.07 MHz 10 m a 21 m 0.02 MHz 0.01 MHz 21 m a 36 m 0.02 MHz 0.01 MHz 36 m a 62 m 0.00 MHz 0.00 MHz 62 m a 2200 m 0.19 MHz 0
:
19 16 MHz Total 0.47 MHz (0:
52 + 3:04 ) MHzTableau 4.12: Taux de traces reconstruites dans la mini-TPC predits par la simulation du LER pour une intensite de faisceau de 1 A. La contribution de chaque region est indiquee pour une pression uniforme de 1 nTorr et pour le modele de pression donne tableau 4.11.
D'autre part, en sous-estimant les valeurs numeriques de la pression : celles-ci sont en realite plus elevees que ce qui etait prevu. Des pro ls de pression bases sur les mesures de pression delivrees par les pompes ou bases sur la geometrie des anneaux ont ete elabores.
La simulation qui a ete decrite dans ce chapitre a donc evolue au cours du temps. En par-tant de la simulation realisee pour le TDR, des elements ont ete ajoutes a n de reproduire au mieux la region d'interaction, et les pressions des anneaux ont ete corrigees.
Cette simulation, rendue ainsi plus realiste, pouvait alors ^etre comparee aux donnees. Le cha-pitre 5 qui donne les resultats obtenus lors des prises de donnees avec la mini-TPC presente les comparaisons entre la simulation et les donnees.
En n, il est a mentionner que le travail e ectue sur la simulation n'a pas eu pour seuls ob-jectifs la prevision des degradations de BaBar ou l'etude des possibilites de la mesure de la violation de CP. Il a aussi permis de comprendre en partie les causes du bruit de fond eleve de PEP-II. Et cette comprehension etait le premier pas vers la reduction de ce bruit de fond. Comme disait l'une des physiciennes de BaBar impliquee dans ce projet $7]:
\Il est plus utile et plus simple de faire des etudes sur la simulation que d'entasser des briques de plomb.".
Bibliographie
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2] D. Boutignyet al.(The BaBar Collaboration).
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3] D. C. Carey, K. L. Brown and F. C Iselin.
Decay TURTLE (Trace Unlimited Rays Through Lumped Elements): a computer
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http //www.slac.stanford.edu/BFROOT/www/Computing/Oine/Simulation/web/bbsim-guide.html
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BaBar Note # 149, UCRL-ID-117982. Last modied August 9, 1998. 7] T. L. Geld
Background Commissioning and Simulation
Communication orale.
Chapitre 5
L'analyse des donnees enregistrees
avec la mini-TPC
5.1 Introduction
La mini-TPC a participe a deux grandes campagnes d'etude du bruit de fond de PEP-II: en janvier 1998, et d'octobre 1998 a fevrier 1999 (voir la chronologie de la mise en service de PEP-II page 65).
Lors de la premiere campagne, l'anneau des positrons n'etait pas encore acheve et seul l'an-neau d'electrons a pu ^etre etudie. La region d'interaction n'etait pas encore construite et les electrons passaient en IR2 dans un tube a vide provisoire.
Les objectifs de cette periode etaient la comprehension du fonctionnement de l'accelerateur, son optimisation, ainsi que l'etude de l'in-uence de certains parametres tels que l'intensite du faisceau ou l'extinction des pompes sur le niveau de bruit de fond.
La mini-TPC n'avait alors pas encore ete mise dans sa position nominale $1]: a n de faciliter d'eventuelles interventions, elle avait ete posee verticalement sur un support a c^ote du tube a vide, avec la chambre a ls en bas. Compte tenu du caractere provisoire des conditions de fais-ceau durant l'etude, celle-ci ne peut pas ^etre consideree comme determinante. C'est cependant au cours de cette periode que le decalage entre le niveau de bruit de fond dans les donnees et la simulation a ete mis en evidence, et que les premiers e orts pour la comprehension de ce bruit de fond ont ete fournis. C'est pourquoi les resultats obtenus durant cette periode sont presentes section 5.2 .
Durant la deuxieme periode, la region d'interaction etait dans sa con guration nominale. En IR2, seul le champ magnetique manquait pour reproduire les conditions de fonctionnement de BaBar. En ce qui concerne les collimateurs, ceux du faisceau d'electrons installes en IR12 etaient pr^ets a ^etre testes tandis que ceux du faisceau de positrons n'ont ete installes en IR4 qu'apres la campagne d'etudes, juste avant le demarrage de BaBar.
La mini-TPC etait cette fois-ci $2] placee dans le tube de support des anneaux, dans sa position nominale.
Les deux faisceaux circulaient alors, soit de fa con alternative, soit en mode collisions. Les etudes de bruit de fond ont essentiellement ete e ectuees lorsque l'un des faisceaux seulement fonction-nait: a n de determiner les di erentes composantes de ce bruit, mieux valait faire des etudes separees de chaque anneau. Cependant, comme cette periode devait aussi ^etre consacree a l'op-timisation du collisionneur avant le demarrage de BaBar, le temps dedie a l'etude du bruit de
fond alternait avec celui reserve aux collisions.
Durant cette periode, le temps etait donc reparti entre:
Des periodes dediees a l'optimisation des parametres de fonctionnement de PEP-II, no-tamment en mode collisions, ainsi qu'a diverses etudes de la machine.
La circulation des faisceaux a tres haute intensite dans les anneaux a n de faire degazer les parois du tube a vide.
Des etudes speci ques destinees a analyser les taux de bruit de fond, en les comparant a la simulation, en etudiant leur evolution en fonction de l'intensite du faisceau...
Pour ces deux periodes, les principaux resultats decrits ici, concernent des donnees prises lors des periodes dediees a l'etude du bruit de fond. Cependant, le r^ole de la mini-TPC etait aussi de fournir une indication sur le niveau de bruit de fond en temps reel aux operateurs de PEP-II. Une representation graphique de l'activite dans la chambre (voir gure 3.7) ainsi que les variables disponibles telles que la charge totale recueillie sur les damiers, le nombre de coups isoles, le nombre de traces reconstruites, ou encore le courant dans la chambre etaient disponibles en permanence et en temps reel dans la salle de contr^ole de PEP-II.
Durant les periodes dediees au bruit de fond, tous les evenements etaient stockes a n de pouvoir ^etre analyses ensuite. La frequence de ces evenements, correspondant a l'intervalle de temps entre deux ouvertures de la grille porte, etait alors de 3 Hz. Hors de ces periodes dediees, les evenements etaient stockes avec une frequence approximative de 0.06 Hz a n de limiter l'occu-pation des disques.
5.2 Etude des donnees prises en janvier 1998.
Cette premiere periode d'etude du bruit de fond a essentiellement ete consacree par les ingenieurs de PEP-II a comprendre les parametres de l'accelerateur. La mini-TPC, qui subissait alors son bapt^eme du feu, a aussi ete longuement etudiee du point de vue de la reconstruction et notamment de la degradation a haute intensite.
Des etudes de bruit de fond proprement dites ont ete realisees a la n de la periode, alors que la machine PEP-II commen cait a ^etre mieux comprise. Ce sont les resultats de ces etudes qui sont presentes ici. Celles-ci ont ete realisees le 31 janvier 1998 et ont consiste a e ectuer des balayages en courant et des experiences liees au vide. L'accelerateur fonctionnait alors dans la con guration avec laquelle le pro l de pression pour cette periode a ete elabore (voir section 4.2.5), et toutes les donnees prises ont donc pu ^etre comparees a la simulation. Ces comparaisons ont ete faites pour les distributions spatiales des traces a courant donne, ainsi que pour l'evolution du taux de traces en fonction de l'intensite du faisceau.