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Title: The ATLAS experiment at the CERN Large Hadron Collider: a description of the detector configuration for Run 3
Abstract The ATLAS detector is installed in its experimental cavern at Point 1 of the CERN Large Hadron Collider. During Run 2 of the LHC, a luminosity of  ℒ = 2 × 1034cm-2s-1was routinely achieved at the start of fills, twice the design luminosity. For Run 3, accelerator improvements, notably luminosity levelling, allow sustained running at an instantaneous luminosity of  ℒ = 2 × 1034cm-2s-1, with an average of up to 60 interactions per bunch crossing. The ATLAS detector has been upgraded to recover Run 1 single-lepton trigger thresholds while operating comfortably under Run 3 sustained pileup conditions. A fourth pixel layer 3.3 cm from the beam axis was added before Run 2 to improve vertex reconstruction and b-tagging performance. New Liquid Argon Calorimeter digital trigger electronics, with corresponding upgrades to the Trigger and Data Acquisition system, take advantage of a factor of 10 finer granularity to improve triggering on electrons, photons, taus, and hadronic signatures through increased pileup rejection. The inner muon endcap wheels were replaced by New Small Wheels with Micromegas and small-strip Thin Gap Chamber detectors, providing both precision tracking and Level-1 Muon trigger functionality. Trigger coverage of the inner barrel muon layer near one endcap region was augmented with modules integrating new thin-gap resistive plate chambers and smaller-diameter drift-tube chambers. Tile Calorimeter scintillation counters were added to improve electron energy resolution and background rejection. Upgrades to Minimum Bias Trigger Scintillators and Forward Detectors improve luminosity monitoring and enable total proton-proton cross section, diffractive physics, and heavy ion measurements. These upgrades are all compatible with operation in the much harsher environment anticipated after the High-Luminosity upgrade of the LHC and are the first steps towards preparing ATLAS for the High-Luminosity upgrade of the LHC. This paper describes the Run 3 configuration of the ATLAS detector.  more » « less
Award ID(s):
2111046 2310094
PAR ID:
10512851
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Journal of Instrumentation
Date Published:
Journal Name:
Journal of Instrumentation
Volume:
19
Issue:
05
ISSN:
1748-0221
Page Range / eLocation ID:
P05063
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of Instrumentation)
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  2. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
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  3. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, The European Physical Journal C)
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  4. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of Instrumentation)
    The LHCb upgrade represents a major change of the experiment. The detectors have been almost completely renewed to allow running at an instantaneous luminosity five times larger than that of the previous running periods. Readout of all detectors into an all-software trigger is central to the new design, facilitating the reconstruction of events at the maximum LHC interaction rate, and their selection in real time. The experiment's tracking system has been completely upgraded with a new pixel vertex detector, a silicon tracker upstream of the dipole magnet and three scintillating fibre tracking stations downstream of the magnet. The whole photon detection system of the RICH detectors has been renewed and the readout electronics of the calorimeter and muon systems have been fully overhauled. The first stage of the all-software trigger is implemented on a GPU farm. The output of the trigger provides a combination of totally reconstructed physics objects, such as tracks and vertices, ready for final analysis, and of entire events which need further offline reprocessing. This scheme required a complete revision of the computing model and rewriting of the experiment's software. 
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  5. ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; et al (, Journal of Instrumentation)
    Abstract The CERN LHC provided proton and heavy ion collisions during its Run 2 operation period from 2015 to 2018. Proton-proton collisions reached a peak instantaneous luminosity of 2.1× 1034cm-2s-1, twice the initial design value, at √(s)=13 TeV. The CMS experiment records a subset of the collisions for further processing as part of its online selection of data for physics analyses, using a two-level trigger system: the Level-1 trigger, implemented in custom-designed electronics, and the high-level trigger, a streamlined version of the offline reconstruction software running on a large computer farm. This paper presents the performance of the CMS high-level trigger system during LHC Run 2 for physics objects, such as leptons, jets, and missing transverse momentum, which meet the broad needs of the CMS physics program and the challenge of the evolving LHC and detector conditions. Sophisticated algorithms that were originally used in offline reconstruction were deployed online. Highlights include a machine-learning b tagging algorithm and a reconstruction algorithm for tau leptons that decay hadronically. 
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