DETERMINACIÓN DE LAS INCERTIDUMBRES DE LAS FUNCIONES ÓPTICAS EN LOS PUNTOS DE INTERACCIÓN DEL LHC

UNCERTAINTY OF OPTICAL FUNCTIONS AT THE INTERACTION POINTS OF THE LHC

En los puntos de interacción de un colisionador, los haces de partículas son fuertemente comprimidos para alcanzar el tamaño más pequeño posible y así maximizar el número de colisiones requeridas por los grandes experimentos como ATLAS o CMS. El tamaño de los haces alrededor de los puntos de interacción está fundamentalmente determinado por dos parametros: βw, que es el mínimo valor que las funciones ópticas del acelerador toman en la región de interacción y w, que mide qué tan alejado está ese mínimo del punto de interacción. Estos dos parámetros son de crucial importancia para determinar posteriormente las funciones ópticas en el punto de interacción y en otros lugares estratégicos del acelerador. En este trabajo, se presenta un análisis de incertidumbres del método actualmente empleado para determinar βw y w. Dicho análisis está basado en simulaciones y es inicialmente hecho asumiendo valores de incertidumbre nominales en el tono o frecuencia de las oscilaciones del haz, que es la cantidad que realmente se mide para inferir posteriormente βw y w. Las incertidumbres de βw y w obtenidas de esta forma son comparadas con las incertidumbres medidas, encontrando diferencias  significativas. De los datos experimentales, se trata  entonces de inferir cuál es el valor real de las  incertidumbres asociadas al tono del haz y, una vez  determinada esta incertidumbre, se repiten las  simulaciones para estimar las correspondientes  incertidumbres asociadas a βw y w. Sabiendo la fuerte influencia que las incertidumbres de βw y w tienen en la determinación de las funciones ópticas, se deduce un método alternativo para obtener dichas funciones sin necesidad de conocer βw y w.

Particle beams are strongly packed at the interaction points of a collider in order for them to reach the smallest possible size, and thus, maximize the number of collisions required by renowned experiments such as ATLAS or CMS. The size of particle beams around the interaction points is determined by two parameters: βw, the minimum value of the optical functions of the accelerator at the interaction region and w, which is the distance of this minimum to the interaction point. These two parameters are of key importance for calculating the optical functions at the interaction point and other strategic positions of the accelerator. In this work an uncertainty analysis of the current method to obtain βw and w is carried out. This analysis is based on simulations, initially done using nominal values of uncertainty in the tune, or frequency of beam oscillations, which is the measured quantity from which βw and w are subsequently obtained. The uncertainties of βw and w are then compared to the measured ones, where significant differences were found. From the experimental data the real value of the tune uncertainties is inferred and simulations are repeated with these values to estimate the uncertainties of βw and w. As the optical functions are strongly influenced by the uncertainties of βw and w, an alternative method is deduced to obtain the optical functions without the values of βw and w.