Experimentul PANDA

Colaborare interantionala de cercetatori, PANDA (AntiProton Annihilations at Darmstadt), a propus in 2004 construirea unui detector modern, polivalent pentru studiul interactiei tari, la "high energy storage ring" HESR din facilitatea internationala FAIR. Programul de fizica propus include multe aspecte al interactiilor tari la energii pornind de la cativa GeV pana la cateva zeci de GeV, spre exemplu:
- Stari legate in QCD;
- Dinamica QCD non-perturbativa;
- Fizica hiper-nucleara;
- Structura nucleonilor;
- Dezintegrari electro-slabe a mzonilor D.
Pentru a isi atinge programul amplu de fizica, colaborarea PANDA ar trebui sa construiasca (Fig. 1) un detector multifunctional care sa atinga acceptanta de aproape 4π, rezolutie de tracking inalta, calorimetrie si identificare de particule, capacitati de rate inalte, readout si selectie de evenimente versatile.
The approved PANDA design

Proiectul SISTINA

Experimentul PANDA se afla in faza de constructie, iar activitatile echipei din IFIN-HH pe durata proiectului se axeaza pe :
- Integrarea noii versiuni a "Multipurpose Rack Control Unit" in sistemul de control;
- Amplasarea, configurarea si operarea serverului de baze de date pentru variabilele de process;
- Administrarea controalelor si conditionarea electronicii de read-out si a sistemului de gaz al STT;
- Punerea în funcțiune a sistemului de control pentru amestecul de gaze și presiune, prin integrarea acestuia cu EPICS și utilizarea platformei Grafana pentru monitorizarea și jurnalizarea (logging) datelor în timp real.
- Configurarea ASIC-ului PASTTREC prin EPICS și dezvoltarea unor soluții software dedicate pentru interceptarea (sniffing), decodificarea și calibrarea fluxurilor de date ale sistemului de achiziție TRB3.
- Testarea individuală a tuburilor de tip „straw” în vederea optimizării raportului semnal-zgomot și realizarea evaluărilor spectroscopice cu ajutorul unei surse radioactive de Fe-55.

Echipa IFIN-HH

Echipa este formata din urmatorii membrii ai personalului C&D al Departamentului pentru Fizica Particulelor Elementare din IFIN-HH:
- Dr. Alexandru-Mario BRAGADIREANU - cercetator stiintific;
- Dr. Stefan-Alexandru GHINESCU - cercetator stiintific;
- Ovidiu HUTANU - inginer;
- Petre-Constantin BOBOC - asistent de cercetare științifică;
- Ionut IONESCU - asistent (computing);
- Ionel NEAGU - inginer;
- Alina MOTORGA - contabil.

Realizări

I. Punerea în funcțiune a sistemului de gaz cu controale EPICS


Activitatea I.1: Dezvoltarea sistemului de control al amestecului de gaze și presiunii utilizând manometre și debitometre/controlere Bronkhorst; obținerea unui amestec stabil de 80%–20% Ar–CO2, fără contaminare detectabilă cu O2, verificat cu un analizor Witt.

Activitatea I.2: Integrarea sistemului cu un backend EPICS; Control System Studio utilizat pentru monitorizare și diagnosticare; parametrii gazului jurnalizați în timp real printr-un tablou de bord Grafana.

II. Configurarea PASTTREC prin EPICS


Activitatea II.1: Configurarea ASIC-urilor PASTTREC prin EPICS Channel Access utilizând modulul pythonSoftIOC și biblioteca libtrbnet; valorile PV stocate în Redis și arhivate via EPICS Archiver Appliance; PV-urile critice transferate în InfluxDB și vizualizate în Grafana.

TRB3 control test-bed

Arhitectura de control bazată pe EPICS pentru sistemul TRB3.

Arhivarea variabilelor de proces

Infrastructura de arhivare a variabilelor de proces: arhitectura de rețea de la nivelul de câmp la nivelul de supraveghere.

Activitatea II.2: Dezvoltarea unui panou de control grafic pentru gestionarea setărilor plăcilor PASTTREC.

Componenta interfeței operator MRCU v.4

Componenta interfeței operator MRCU v.4.

III. Analiza datelor TRB3 și calibrarea bazei de referință PASTTREC


Activitatea III.1: Dezvoltarea unui software personalizat pentru interceptarea (sniffing), decodificarea și salvarea pachetelor de date UDP ale TRB3, utilizând biblioteca Scapy.

Activitatea III.2: Implementarea și testarea a două metode de calibrare a bazei de referință PASTTREC: scanarea zgomotului prin varierea nivelului de referință, și o metodă analitică bazată pe distribuțiile timp-peste-prag (ToT).

IV. Plăci de partiție HV/LV/Readout pentru modulul cu 86 de tuburi


Activitatea IV.1: Proiectarea și producerea în laborator a prototipului de PCB de cuplaj HV și FEE pentru modulul cu 86 de tuburi.

PCB de cuplaj HV și FEE

PCB de cuplaj HV și FEE pentru modulul cu 86 de tuburi.

V. Testarea individuală a tuburilor de tip straw


Activitatea V.1: Optimizarea circuitului de polarizare HV (R1 = 10 kΩ, C1 = 1 nF, R2 = 1 MΩ, C2 = 500 pF) pentru raport semnal-zgomot optim; evaluare spectroscopică cu sursă de Fe-55 utilizând preamplificator Amptek A250F, amplificator Cremat CR200 și digitizor DRS4 (1 GHz, 14 biți); rezoluție energetică de ~33% la 5,95 keV. Software Python dezvoltat pentru analiza datelor DRS4.

Spectrul de amplitudine Fe-55

Spectrul de amplitudine Fe-55 măsurat cu tubul de tip straw la HV = 1900 V.

VI. Simulări Monte Carlo în PandaROOT


Activitatea VI.1: Familiarizarea cu PandaROOT și integrarea geometriei prototipului cu 86 de tuburi în cadrul Virtual Monte Carlo (VMC); simularea suportă număr variabil de tuburi și particule încărcate la diverse unghiuri de incidență.

Prezentari in cadrul PANDA Collaboration Meeting (2020-2025)

Lista publicatiilor