Estudos sobre a Implementação Online de uma Técnica de Estimação de Energia no Calorímetro Hadrônico do ATLAS em Cenários de Alta Luminosidade

Abstract

Este trabalho tem como objetivo o estudo de técnicas para estimação da amplitude de sinais no calorímetro de telhas (TileCal) do experimento ATLAS no LHC, considerando cenários de alta luminosidade. Em ambientes de alta luminosidade, sinais provenientes de colisões adjacentes podem se sobrepor, causando o efeito de empilhamento de sinais (pile-up). Nesse contexto, o método COF (Constrained Optimal Filter) apresenta desempenho superior ao algoritmo atualmente implementado no sistema. Entretanto, o COF exige a inversão de matrizes para o cálculo da pseudo-inversa de uma matriz de convolução, o que dificulta sua implementação online. Para contornar esse problema, este trabalho propõe métodos iterativos baseados em gradiente descendente, que substituem a inversão matricial por operações matemáticas mais simples. Os resultados demonstram que os algoritmos propostos são capazes de estimar tanto o sinal de interesse quanto sinais empilhados com desempenho semelhante ao COF. Com foco na implementação online, o trabalho também analisa a complexidade computacional desses métodos e propõe uma arquitetura de processamento em FPGA. Baseada em uma estrutura sequencial e em lógica aritmética de ponto fixo, a arquitetura desenvolvida mostrou-se capaz de executar o método iterativo dentro dos requisitos de tempo exigidos pelo TileCal.