Estudo de Técnicas de Deconvolução para Reconstrução de Energia Online no Calorímetro Hadrônico do ATLAS

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo de técnicas de deconvolução de sinais para a reconstrução online de energia no primeiro nível de trigger do calorímetro hadrônico (TileCal) do experimento ATLAS. O ambiente de alta luminosidade previsto para os próximos anos no LHC aumenta a probabilidade de colisões adjacentes, intensificando o efeito de empilhamento de sinais (pile-up). O algoritmo atualmente utilizado para reconstrução de energia não é robusto a esse efeito. Neste contexto, o TileCal é modelado como um canal de comunicação cuja resposta ao impulso precisa ser compensada para remover o efeito de empilhamento e recuperar corretamente a energia depositada em cada colisão. Os métodos desenvolvidos exigem implementação online, e, por isso, as FPGAs foram escolhidas devido à sua alta velocidade e capacidade de reconfiguração. O trabalho avalia dois tipos de técnicas de deconvolução: uma abordagem direta baseada em filtros FIR e outra baseada em métodos iterativos. A abordagem iterativa apresenta melhor desempenho na reconstrução por incorporar conhecimento especializado, como a restrição de que a energia reconstruída deve ser sempre positiva. Os resultados mostram que os métodos propostos superam o algoritmo atualmente utilizado em cenários de alta luminosidade. Embora os métodos iterativos apresentem menor erro de reconstrução em comparação aos filtros FIR, eles também possuem maior complexidade de implementação e demandam mais recursos de hardware.