Testes e Sugestões de Aplicação de Filtros Digitais Lineares Online ao Detector TileCal do Projeto ATLAS

Abstract

O detector ATLAS do CERN (Conselho Europeu para Pesquisa Nuclear) é um sistema complexo composto por diversos subdetectores de partículas, projetados para analisar diferentes formas de interação da matéria. O ATLAS conta com um sistema de transdutores e uma eletrônica de aquisição de dados altamente sofisticada e de alto desempenho. Nos calorímetros do ATLAS, responsáveis por medir a energia das partículas, essas interações geram pulsos elétricos característicos que precisam ser corretamente interpretados para identificar sua ocorrência e reconstruir com precisão sua amplitude. Este trabalho reúne estudos, hipóteses, testes e propostas desenvolvidas no contexto da colaboração brasileira do experimento ATLAS. A investigação parte do questionamento sobre como o aumento da luminosidade (ou seja, o aumento no número de interações por colisão) impacta a detecção e reconstrução de sinais de referência. Dessa forma, foram revisados dois filtros inicialmente considerados: o Filtro Ótimo, já utilizado no CERN, e o Filtro Casado, proposto por pesquisadores brasileiros. Diante dos desafios impostos pela alta luminosidade — especialmente a ocorrência de sinais não sincronizados — duas novas técnicas de detecção foram avaliadas: o Filtro Ótimo Generalizado e a Deconvolução. Do ponto de vista matemático, essas técnicas representam extensões dos filtros clássicos para cenários com múltiplos sinais. Os resultados mostram que, embora essas abordagens permitam detectar sinais anteriormente não previstos e até estimar suas amplitudes, elas podem reduzir a precisão da reconstrução quando não há garantia de ocorrência de sinais defasados. Diante desse compromisso entre detecção e reconstrução — que não era relevante em cenários de baixa luminosidade — o trabalho propõe a combinação de técnicas como forma de equilibrar ambos os objetivos.