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This content will become publicly available on May 1, 2025

Title: ALICE upgrades during the LHC Long Shutdown 2
Abstract

A Large Ion Collider Experiment (ALICE) has been conceived and constructed as a heavy-ion experiment at the LHC. During LHC Runs 1 and 2, it has produced a wide range of physics results using all collision systems available at the LHC. In order to best exploit new physics opportunities opening up with the upgraded LHC and new detector technologies, the experiment has undergone a major upgrade during the LHC Long Shutdown 2 (2019–2022). This comprises the move to continuous readout, the complete overhaul of core detectors, as well as a new online event processing farm with a redesigned online-offline software framework. These improvements will allow to record Pb-Pb collisions at rates up to 50 kHz, while ensuring sensitivity for signals without a triggerable signature.

 
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Award ID(s):
2012154
PAR ID:
10554976
Author(s) / Creator(s):
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Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
IOP Science
Date Published:
Journal Name:
Journal of Instrumentation
Volume:
19
Issue:
05
ISSN:
1748-0221
Page Range / eLocation ID:
P05062
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
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  1. 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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  2. Abstract

    The ATLAS trigger system is a crucial component of the ATLAS experiment at the LHC. It is responsible for selecting events in line with the ATLAS physics programme. This paper presents an overview of the changes to the trigger and data acquisition system during the second long shutdown of the LHC, and shows the performance of the trigger system and its components in the proton-proton collisions during the 2022 commissioning period as well as its expected performance in proton-proton and heavy-ion collisions for the remainder of the third LHC data-taking period (2022–2025).

     
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  3. Bellwied, R ; Geurts, F ; Rapp, R ; Ratti, C ; Timmins, A ; Vitev, I (Ed.)

    Jets are produced in early stages of heavy-ion collisions and undergo modified showering in the quark-gluon plasma (QGP) medium relative to a vacuum case. These modifications can be measured using observables like jet momentum profile and generalized angularities to study the details of jetmedium interactions. Jet momentum profile (ρ(r)) encodes radially differential information about jet broadening and has shown migration of charged energy towards the jet periphery in Pb+Pb collisions at the LHC. Measurements of generalized angularities (girthgand momentum dispersionpTD) and LeSub (difference between leading and subleading constituents) from Pb+Pb collisions at the LHC show harder, or more quark-like jet fragmentation, in the presence of the medium. Measuring these distributions in heavy-ion collisions at RHIC will help us further characterize the jet-medium interactions in a phase-space region complimentary to that of the LHC. In this contribution, we present the first measurements of fully correctedg,pTDand LeSub observables using hard-core jets in Au+Au collisions at √SNN= 200 GeV, collected by the STAR experiment at RHIC.

     
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  4. Abstract

    Proton-proton collisions at the LHC generate a high-intensity collimated beam of neutrinos in the forward (beam) direction, characterised by energies of up to several TeV. The recent observation of LHC neutrinos by FASER$$\nu $$νand SND@LHC signifies that this previously overlooked particle beam is now available for scientific investigation. Here we quantify the impact that neutrino deep-inelastic scattering (DIS) measurements at the LHC would have on the parton distributions (PDFs) of protons and heavy nuclei. We generate projections for DIS structure functions for FASER$$\nu $$νand SND@LHC at Run III, as well as for the FASER$$\nu $$ν2, AdvSND, and FLArE experiments to be hosted at the proposed Forward Physics Facility (FPF) operating concurrently with the High-Luminosity LHC (HL-LHC). We determine that up to one million electron-neutrino and muon-neutrino DIS interactions within detector acceptance can be expected by the end of the HL-LHC, covering a kinematic region inxand$$Q^2$$Q2overlapping with that of the Electron-Ion Collider. Including these DIS projections in global (n)PDF analyses, specifically PDF4LHC21, NNPDF4.0, and EPPS21, reveals a significant reduction in PDF uncertainties, in particular for strangeness and the up and down valence PDFs. We show that LHC neutrino data enable improved theoretical predictions for core processes at the HL-LHC, such as Higgs and weak gauge boson production. Our analysis demonstrates that exploiting the LHC neutrino beam effectively provides CERN with a “Neutrino-Ion Collider” without requiring modifications in its accelerator infrastructure.

     
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  5. The FASER experiment is a new small and inexpensive experiment that is being placed 480 meters downstream of the ATLAS experiment at the CERN LHC. The experiment will shed light on currently unexplored phenomena, having the potential to make a revolutionary discovery. FASER is designed to capture decays of exotic particles, produced in the very forward region, out of the ATLAS detector acceptance. This talk will present the physics prospects, the detector design, and the construction progress of FASER. The experiment has been successfully installed and will take data during the LHC Run-3. 
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