Discussions in this presentaXon o Context of the workshop - PowerPoint PPT Presentation

1 ¡ ECFA ¡High ¡Luminosity ¡LHC ¡Experiments ¡Workshop ¡ Report ¡to ¡ECFA ¡session ¡Nov. ¡21 ¡2013 ¡ h@ps://cms-­‑docdb.cern.ch/cgi-­‑bin/PublicDocDB//ShowDocument?docid=12141 ¡ ¡ ¡ D. ¡Contardo, ¡P. ¡Allport ¡ On ¡behalf ¡of ¡the ¡program ¡commi@ee ¡and ¡the ¡preparatory ¡groups ¡ D. ¡Abbaneo, ¡M. ¡Abbrescia, ¡P. ¡P. ¡Allport, ¡C. ¡Amelung, ¡A. ¡Ball, ¡D. ¡Barney, ¡C. ¡F. ¡Bedoya, ¡P. ¡De ¡Barbaro, ¡O. ¡Beltramello, ¡S. ¡ Bertolucci, ¡H. ¡Borel, ¡O. ¡Bruning ¡, ¡P. ¡ ¡Buncic, ¡C. ¡M. ¡Bu@ar, ¡J.P. ¡Cachemiche, ¡P. ¡Campana, ¡A. ¡ ¡Cardini, ¡S. ¡Caron, ¡M. ¡Chamizo ¡ Llatas, ¡D. ¡G. ¡Charlton, ¡J. ¡ChrisXansen, ¡D. ¡C. ¡Contardo, ¡G. ¡CorX, ¡C. ¡G. ¡Cuadrado, ¡A. ¡Dainese, ¡B. ¡Dahmes, ¡B. ¡Di ¡Girolamo, ¡P. ¡ Dupieux, ¡P. ¡Elmer, ¡P. ¡Farthouat, ¡D. ¡Ferrere, ¡M. ¡Ferro-­‑Luzzi, ¡I. ¡Fisk, ¡M. ¡Garcia-­‑Sciveres, ¡T. ¡Gershon, ¡S. ¡Giagu, ¡P. ¡iubellino, ¡ G. ¡Graziani, ¡I. ¡M. ¡Gregor, ¡B. ¡Gorini, ¡M. ¡Hansen, ¡C.S. ¡Hill, ¡K. ¡Hoepfner, ¡P. ¡Iengo, ¡J. ¡Incandela, ¡M. ¡Ishino, ¡P. ¡Jenni, ¡A. ¡Kluge, ¡ P. ¡Kluit, ¡M. ¡Klute, ¡T. ¡Kollegger, ¡M. ¡Krammer, ¡N. ¡KonstanXnidis, ¡O. ¡Kortner, ¡G. ¡Lanfranchi, ¡F. ¡Lanni, ¡R. ¡Le ¡Gac, ¡R. ¡Lindner, ¡ F. ¡Machefert, ¡M. ¡Mangano, ¡M. ¡Mannelli, ¡V. ¡Manzari, ¡A. ¡Marchioro, ¡S. ¡McMahon, ¡I.-­‑A. ¡Melzer-­‑Pellmann, ¡S. ¡Mersi, ¡P. ¡ Braun ¡Munzinger, ¡W. ¡J. ¡Murray, ¡S. ¡Myers, ¡A. ¡NisaX, ¡N. ¡Neufeld, ¡P. ¡Phillips, ¡D. ¡Pinci, ¡K. ¡Prokofiev, ¡C. ¡Rembser, ¡P. ¡Riedler, ¡ W. ¡Riegler, ¡D. ¡Rousseau, ¡L. ¡Rossi, ¡A. ¡Safonov, ¡G. ¡P. ¡Salam, ¡A. ¡Sbrizzi, ¡C. ¡Schaefer, ¡B. ¡Schmidt, ¡C. ¡Schwick, ¡D. ¡Silvermyr, ¡W. ¡ H. ¡Smith, ¡A. ¡Valero, ¡P. ¡Vande ¡Vyvre, ¡F. ¡Vasey, ¡S. ¡Veneziano, ¡B. ¡Verlaat, ¡T.S. ¡Virdee, ¡A.R. ¡Weidberg, ¡A. ¡Weiler, ¡P. ¡Wells, ¡ H. ¡Wessels ¡, ¡G. ¡Wilkinson, ¡K. ¡Wyllie, ¡W. ¡Zeuner ¡ ¡

2 ¡ Discussions ¡in ¡this ¡presentaXon ¡ o Context ¡of ¡the ¡workshop ¡ ¡ o ScienXfic ¡content ¡ ¡ ¡ o Proposed ¡follow-­‑up ¡ ¡ ¡ ¡

3 ¡ Context ¡of ¡the ¡workshop ¡ The ¡update ¡to ¡the ¡European ¡Strategy ¡for ¡ParXcle ¡Physics ¡ “Europe’s ¡top ¡priority ¡ should ¡be ¡the ¡exploita4on ¡of ¡the ¡full ¡poten4al ¡of ¡the ¡LHC, ¡including ¡the ¡high-­‑ luminosity ¡upgrade ¡of ¡the ¡machine ¡and ¡detectors ¡with ¡a ¡view ¡to ¡collec4ng ¡ten ¡ 4mes ¡more ¡data ¡than ¡in ¡the ¡ini4al ¡design, ¡by ¡around ¡2030” ¡was ¡adopted ¡by ¡the ¡ CERN ¡Council ¡in ¡Brussels ¡in ¡May ¡2013 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡

4 ¡ Aim ¡and ¡focus ¡of ¡the ¡workshop ¡ The ¡ECFA ¡HL-­‑LHC ¡Experiments ¡Workshop ¡has ¡been ¡a ¡first ¡meeXng ¡of ¡the ¡ALICE, ¡ ATLAS, ¡CMS ¡and ¡LHCb ¡collaboraXons ¡and ¡Accelerator ¡and ¡Theory ¡colleagues ¡ ¡ ¡ To ¡develop ¡a ¡common ¡approach ¡to ¡the ¡HL-­‑LHC ¡programme ¡and ¡to ¡idenXfy ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ synergies ¡and ¡possible ¡effort ¡to ¡collaborate ¡in ¡areas ¡of ¡common ¡interest ¡ ¡ Physics ¡-­‑ ¡Accelerator ¡& ¡Experiment ¡Interface ¡-­‑ ¡Detector ¡Sub-­‑Systems ¡-­‑ ¡ Experimental ¡Infrastructure ¡& ¡InstallaXon ¡Work ¡ ¡ ¡ ∼ ¡330 ¡parXcipants ¡at ¡the ¡workshop ¡

5 ¡ Agenda ¡and ¡documentaXon ¡ 8 ¡Preparatory ¡Groups ¡formed ¡ ¡ ¡ à ¡Prepared ¡sessions ¡with ¡topical ¡presentaXons ¡across ¡experiments ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ h@ps://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=252045 ¡ ¡

6 ¡ Upgrade ¡goals ¡covered ¡at ¡the ¡workshop ¡ Pb-­‑Pb: ¡6 ¡x ¡10 27 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ ALICE ¡ ∼ ¡10 ¡nb -­‑1 ¡ ¡ p-­‑p: ¡2 ¡x ¡10 33 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ LHCb ¡ ∼ ¡50 ¡e -­‑1 ¡ With ¡luminosity ¡leveling ¡ p-­‑p: ¡5 ¡x ¡10 34 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ ∼ ¡3000 ¡e -­‑1 ¡ ATLAS ¡and ¡CMS ¡ LHC ¡-­‑ ¡InteracXon ¡Region ¡ LHC ¡-­‑ ¡InjecXon ¡ Note: ¡ALICE ¡and ¡LHCb ¡do ¡not ¡need ¡the ¡high ¡luminosity ¡upgrades ¡to ¡the ¡LHC ¡

7 ¡ Upgrade ¡goals ¡covered ¡at ¡the ¡workshop ¡ Pb-­‑Pb: ¡6 ¡x ¡10 27 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ ALICE ¡ ∼ ¡10 ¡nb -­‑1 ¡ ¡ p-­‑p: ¡2 ¡x ¡10 33 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ LHCb ¡ ∼ ¡50 ¡e -­‑1 ¡ With ¡luminosity ¡leveling ¡ p-­‑p: ¡5 ¡x ¡10 34 ¡ cm -­‑2 s -­‑1 ¡ ∼ ¡3000 ¡e -­‑1 ¡ ATLAS ¡and ¡CMS ¡ Schedule ¡and ¡duraXon ¡of ¡LS ¡were ¡discussed ¡at ¡the ¡workshop ¡ ¡ LHC ¡-­‑ ¡InteracXon ¡Region ¡ - ALICE ¡and ¡LHCB ¡request ¡6 ¡m ¡delay ¡of ¡LS2 ¡(prefer ¡more) ¡and ¡18 ¡m ¡are ¡needed ¡ LHC ¡-­‑ ¡InjecXon ¡ - LS3 ¡in ¡2023 ¡is ¡Xght ¡technically ¡& ¡for ¡funding ¡-­‑ ¡DuraXon ¡esXmates ¡range ¡from ¡27 ¡to ¡36 ¡m ¡ ¡ à ¡Reaching ¡3000 ¡e -­‑1 ¡ by ¡2035 ¡will ¡be ¡a ¡challenge ¡ ¡ Note: ¡ALICE ¡and ¡LHCb ¡do ¡not ¡need ¡the ¡high ¡luminosity ¡upgrades ¡to ¡the ¡LHC ¡complex ¡

8 ¡ Accelerator ¡and ¡Experiment ¡interface ¡ o Different ¡upgrade ¡scenarios ¡to ¡improve ¡beam ¡overlap ¡at ¡ATLAS ¡and ¡CMS ¡IRs ¡ – Integrated ¡luminosity ¡will ¡be ¡limited ¡by ¡detector ¡ability ¡to ¡sustain ¡event ¡Pile-­‑Up ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ à ¡Present ¡performance ¡goal ¡is ¡140 ¡<PU> ¡-­‑ ¡experiments ¡need ¡to ¡evaluate ¡benefit ¡with ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡lower ¡interacXon ¡density ¡(flat ¡luminous ¡region) ¡and ¡when ¡performance ¡degradaXon ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡due ¡to ¡PU ¡will ¡overcome ¡luminosity ¡benefit ¡ o New ¡Triplets ¡at ¡InteracXon ¡Region ¡will ¡have ¡twice ¡present ¡aperture ¡ – Requires ¡modificaXon ¡of ¡absorbers ¡(TAS) ¡in ¡the ¡IR ¡-­‑ ¡appear ¡compaXble ¡with ¡small ¡radius ¡ beam ¡pipe ¡-­‑ ¡highly ¡desirable ¡to ¡anXcipate ¡work ¡in ¡LS2 ¡(lower ¡acXvaXon ¡-­‑ ¡Xme ¡gain ¡in ¡LS3) ¡ o Beam ¡loss ¡risks ¡(for ¡new ¡crab ¡caviXes ¡and ¡experiments) ¡ – Appear ¡manageable ¡from ¡preliminary ¡studies ¡-­‑ ¡more ¡(common) ¡work ¡needed ¡ ¡ [mm -1 ] ¡ HL-LHC baseline and backup (25 ns): 250 fb -1 /y , µ tot = 140 @5E34 (BB wire .or. crab w/o CK scheme) 1.2 1.0 “HL-LHC+” (25ns): 250 fb -1 /y , µ tot = 140 @5E34 (BB wire .and. crabs with CK scheme) 0.8 “HL-LHC++” (25ns): 250 fb -1 /y , µ tot = 140 @5E34 (BB wire .and. crabs with CK scheme .and. 800 MHz) 0.6 0.4 LHC2012 (50 ns): 25 fb -1 /y, µ tot = 40 @7.5E33 0.2 z [m] See ¡S. ¡Fartouk’s ¡presentaXon ¡ ! 0.2 ! 0.1 0.1 0.2