Document

CMS RPC
consuntivo 2014, attivita` e richieste 2015
Stefano Bianco (Resp. Attività RPC 2013-2014)
Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN
Gabriella Pugliese (Resp. Attività RPC 2015-2016)
Università di Bari e INFN
Roma 16 settembre 2014
per i gruppi di Bari, Frascati, Napoli, Pavia
1
Indice
1. La collaborazione RPC
2. Responsabilita` italiane
3. Attività Long Shutdown 1
4. Preparazione per RUN2 (2015-1617)
5. R&D Fase 2 Introduzione
•
Discussione approfondita durante
la prossima riunione 23/9
La Collaborazione RPC 2014
Nueva
Puebla
Barrel
Italy
Bulgaria
China
Colombia
Endcap
Korea
Pakistan
China
Belgium
CERN
Italy
Pakistan
India
Colombia
CERN
China
Belgium
Finland
Egypt
Uniandes
Upgrade Korea
N. Puebla
Georgia
Belgium
Georgia
CERN
Bulgaria
CHINA
KOREA
INDIA
BELGIUM
COLOMBIA
N. Puebla
PAKISTAN
EGYPT
CERN
ITALY
BULGARIA
Georgia
5
6
6
16
6
2
5
3
2
23
16
1
TOTAL
86
UNA COLLABORAZIONE GLOBALE CON
FORTE LEADERSHIP ITALIANA
Italy
Dott. Pigi Paolucci - I.N.F.N. of Napoli (ITALY) - Symposium on
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015
- referee
16(Korea)
settembre 2014
Collider
Physics INFN
at Seoul
3 3
L1 ed L2
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4
L3 DPG
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5
L3 TC C RC RE4
Technical
Coordination
S. Buontempo
Mainten. &
repair. (RE,RE)
A. Dimitrov
DCS
hardware
Ghent
Commissioning
Run Coordinator
A. Dimitrov
B. Min Suk Kim
M. Maggi
A. Cimmino
Electronics
W. Ahmed
Power
system
W. Ahmed
Readout &
Trigger
Warsaw
Off-detector
Electronic
Documenta on
A. Dimitrov
FEB so ware
Karol/Pigi
F. Tyssen
RE4
installa on
Hoorani
Cooling
J. Cro y
Gas
Colafrances
chi
Equipment DB
Pakistan
RE4
G. Iaselli
A. Sharma
Bakelite
HPL
Pavia
Gap
produc on
Korea
Chamber
Mechanics
China
Ghent site
M. Tytgat
Chamber
produc on
India site
L. Pant
QC4
Zaganidis
CERN site
Sharma
GGM
S. Bianco
12 July 2012
SuperModule
Genchev
RPC organiza on chart
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
1
6
ATTIVITÀ LONG SHUTDOWN 1
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
7
Attività RPC in LS1
Completamento della 4th stazione
endcap
Manutenzione sistema:
RE4:
costruzione,
- ridurre percentuale canali morti (per • camere
installazione e commissioning
problemi di elettronica o connettori HV)
Board:
costruzione,
- ridurre, per quanto possibile, la perdita • Link
installazione e test
di gas.
• Sensori temperatura ottici a FBG
(Fiber Bragg Grating)
8
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Endcap upscope
Installazione:
completata
on time
(maggio 2014)
Forte contributo italiano:
G. Iaselli come Upscope Coordinator
S. Buontempo come Tech. Coordinator
Tecnici italiani nelle attività di costruzione, test ed installazione.
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9
Endcap upscope
Completamento endcap con i dischi RE4:
Costruzione e test di:
• 144 camere
• Controllo di qualità Bakelite a Pavia
• Costruzione delle gap in Corea
• Tre siti costruzione e test camere: CERN, GENT, BARCMUMBAI
• Ultima certificazione di qualità al CERN, 904.
• Tecnici Italiani coinvolti nella costruzione dei SM
Production quality
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10
RPC Tests @ GIF (Pavia, Bari)
RPC aging test in March – August ‘14:
Goals
1. Current monitoring vs. integrated charge
2. Bakelite resistivity monitoring vs. integrated
charge
3. RPC rate capability study
4. COMPARE new RE4 with RE3
Hardware:
• 13 RE4 gaps
• 2 RE4 and 1 RE3 (old production) chambers fully
 Weather Station Interface: meteo station
equipped with electronics.
to
monitor and store environmental conditions
Software
 Web base interface:



allows to automatically perform the HV scan
Store HV and currents information.
HV applied is corrected for P and T variations.
 Data Analysis and Monitoring:
(Temperature, Humidity, Pressure). These info are used
to correct the HV applied.
 DAQ
system:
to study the chamber
performance. (The same of RPC RE4 quality
production test. It should be ready at GIF in one
month).
11
MANUTENZIONE DEL SISTEMA
①
2.5% of dead channels (HV-LV-Electronic)
–
–
–
②
6% of the chambers an HV fault
–
–
③
0.08 % of broken FEBs
6% of broken distribution boards
1.3 % of disconnected chambers due HV
1.3 % of disconnected chambers (HV problem)
4.6% of single gap chambers
7% of leaky chambers  700 lt/h in 33 barrel chambers
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12
MAINTAINANCE SISTEMA RPC
IN LS1
 21 schede di distribuzione sostituite con delle nuove e più robuste,
sviluppate dal servizio elettronico Bari. L’intervento ha richiesto la
“parziale“ estrazione delle camere (operazione effettuata per la prima
volta con successo). Durata intervento: 1 camera/giorno.
 Il 97% circa delle camere con problemi di HV (OFF o operanti in SG) è
stato riparato
 Tutti gli interventi sono stati effettuati
esclusivamente da tecnici italiani con la
preziosa collaborazione dei colleghi DT.
Attività completata: 99.5 % dei
canali sono ora attivi.
13
MAINTAINANCE SISTEMA
RPC IN LS1
 Tutte le camere (eccetto una) con perdita di gas hanno
operato efficientemente durante RUN1. Fondamentale
ridurre il volume di gas perso ed immesso in caverna.
 Utilizzando una tecnica endoscopica si è accertato che nel
circa il 40% delle camere la perdita di gas è causata dalla
rottura di una (o due) connettori di gas, nel 10%
dell’ugello della gap.
 riparate solo le connessioni di gas più esterne.
 Alla fine degli interventi la perdita si è ridotta del ~
42% ( recuperati circa 300 l/h)
• Gli interventi, effettuati da tecnici italiani, sono
estremamente delicati (pochissimo spazio per accesso ai
connettori gas).
• Proficua la collaborazione con i colleghi RPC di Atlas.
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MidWeekGlobalRun: risultati
Le prestazioni di tutto il sistema e (per la prima volta) delle RE4
sono studiate con i cosmici durante i MiddleWeekGlobalRun,
iniziati a luglio 2014.
Very low noise level of all
systems. RE4 values as expected
even if: neither HV calibration,
nor TH fine tune have been
done.
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MWGR risultati: efficienza con
scan muoni cosmici
Endcap Efficiency: Very First Cosmic runs – no HV
calibration
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
16
MWGR risultati: correnti
W-2
W-1
W+2
W0
W+1
Barrel Current Distributions: values are as in RUN1
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
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Linkboard System per RE4
• Nuova produzione di Linkboards per RE4:
– Link Boards (LB) – 144 + 14 spares,
– Control Boards (CB) – 24 + 2 spares,
– Link Box backplanes – 12 + 1 spare,
– Link Box frontplanes – 24 + 2 spares,
• Importanti modifiche:
– 2 LV regulators were added on the board to protect against LV glitches
– In the old system an external LV regulator was installed.
– The proper TTL-to-LVDC converters for the chamber inputs were used (with the input
termination; in the old LBs by mistake the converters without the termination were
mounted).
– A few minor mistakes were corrected.
• Modifiche progettuali e produzione delle board piena
responsabilità del gruppo di Napoli.
• Installazione e commissioning: Napoli e Varsavia
• Progetto completato on-time e on-budget 
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
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Linkboard nel layout RPC
RPC PAC muon trigger
Detector
LVDS cables
Control Board
Link
Board
Link
LinkBoard
Board
Synchronization
Unit & LMUX
1376 Link Boards
in 108 Boxes,
Steered by Control Boards
Trigger Board
SYN
CH.
&
LD
MU
X
Optic Links
90 m @ 1.6 GHz
FEB
FEB
FEB FEB
FEB
FEB
Resistive Plate Chambers
Up to 6 layers of detectors.
480 chambers in barrel, 648 in endcaps
RE4 MPR, 24 July 2013
Counting room
Control &
diagnostic
492 fibers
(before
splitting)
PAC
PAC
PAC
Ghost
Buster &
Sorter
GB
&
To the Global
Muon Trigger
Sort
er
RMB
Data
Concentrator
Card
84 Trigger Boards
in 12 Trigger Crates
Data transmission @ 320 MHz
To Data
Acquisition
2
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
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Installazione nuove LB
• Linkboard system It is fully operational, it is being used during test
global runs.
RE4 chamber occupancy measured with the monitoring modules implemented in the
Link Boards (last CMS global run)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
20
Sensori ottici di temperatura
con tecnologia Fiber Bragg Grating
• Un sensore ottico FBG ogni camera degli endcap
– Barrel gia’ equipaggiato con sensori tradizionali
• Idea progettuale completamente INFN
– Progetto (Frascati, Napoli)
– Qualificazione e certificazione sensori ( Frascati)
– Assemblaggio, routing, installazione, software
(Napoli)
• Sistema completato nel maggio 2014
– on schedule e on budget 
S.Bianco - RPC richieste 2014 - referee INFN 6 settembre 2013
21
4.0m
1.4m
.0.8m
Layout for 6 disks in CMS endcap (RE1s excluded because
22
23
Gas Gain Monitoring
• Sistema di monitoring qualita` miscela gas piena
responsabilita INFN (Frascati)
• Dodici camere RPC controllano online con raggi
cosmici qualita’ in tre punti del circuito
– Miscela pura, prima dei filtri e dopo i filtri
• Funzionamento secondo specifiche
• Vari upgrade di SW e interventi di maintainance
in corso (sostituzione due camere)
• Performance pubblicate, talk a RPC14 (Beijing)
con recente risultato
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
24
Preparazione per RUN2 (2015-1617)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
25
Preparazione per RUN2 (2015-1617)
• Sostanziali upgrade
– Technical Coordination
• Training of experts, ticketing/hardware DB migration, RPC currents
monitoring,…
– Online SW
• Migrazione a XDAQ12, …
– Run Control
• Revisione del Detector Control System, Data Quality Monitoring,
nuovo Noise Tool, Run Registry, Trigger Control and Distribution
System,…
– Detector Performance Group
• Potenziato, nuovo Database, …
• Forte componente INFN
• Nessun aspetto critico
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
26
R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2
per High Luminosity LHC
(sintesi, discussione approfondita il
23 settembre 2014)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
27
R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2
per High Luminosity LHC
• Discusso a maggio 2014
– https://agenda.infn.it/conferenceDisplay.py?confId=8009
• Proposta dei referee, iterazione e documento
con maggiori info
• Anticipo 10k accordato 2014 per ecogas
• Proposta di R&D sugli iRPC di bakelite
–
https://twiki.cern.ch/twiki/pub/CMS/UpgradeRPC/RPC_RDproposal_2.6_3Sept.pdf
• Discussione in dettaglio a Pisa 23 settembre
2014
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
28
CMS RPC phase-2 proposal
Two types of upgrades proposed for the
CMS RPC muon system:
1. Aging and longevity: built in
2003 and installed in 2007, must
continue to operate without significant
degradation degradation (<eff> = 95%,
CS < 3, noise < 1 Hz/cm2) well beyond
the design expectations of the LHC; in
particular, with respect to a large
integrated radiation dose and also a
very long time period of operation.
2. Upgrade of high eta region: keep performance of trigger
and low pT<20GeV threshold even at an increased
luminosity
• Background rejection and muon reconstruction
• Costant trigger rate with PT < 20 GeV
• HZZ*2m, 4m; Ht+t-mX; etc
• NEW STATIONS RE3/1 and RE4/1
D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC phase2 - Rome May 9th
2014
29
Technical
Proposal
Phase-II
Technica
G.Pugliese e M.Abbrescia responsabili capitoli
RPC consolidation e RPC upgrade
• It
c
fa
p
• S
c
• N
e
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
30
RE3/1 & RE4/1
• Propose to cover
the very forward
region
(1.6< |h| <2.4)
Barrel muon system is covered with 8 layers of chambers (58 hits max)
Endcap region is covered with 8 layers (28 hits max)
High eta region is covered with 4 layers (24 hits max)
– 144 chambers (about 1.5-2.0 m2 area) for the
inner (ring n.1) region of disks 3 and 4
– Rate: 1-2 kHz/cm2
•  x5 limit tested for existing RPC chambers
– Integrated charge: 1-2 C/cm2 @ 3000fb-1
D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC
phase2 - Rome May 9th 2014
31
R&D comune ATLAS-CMS phase 2
CMS-specific
• Operazione a 1-2kHz/cm2, 1-2 C/cm2 @3000fb-1
• Improved time resolution (10-100)ps
– Background reduction
– Secondary vertices
• iRPC
– Large area, improved:
•
•
•
•
Thin gap
Multigap
High voltage connections
Gas distribution and inlet.
– with HPL / glass electrodes
D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC
phase2 - Rome May 9th 2014
32
R&D comune ATLAS-CMS phase 2
•
•
•
•
•
WP1 Electrodes
WP2 Chamber prototypes
WP3 FEE electronics
WP4 Ecogases
WP5 Tests at Irradiation/Testbeam facilities
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
33
Responsabilità
FTE
RPC tot
RPC
RPC
operation R&D
fase2
Project Manager
L1
P.Paolucci
Deputy PM
L2
G.Pugliese
Tech. Coordinator
L2
S.Buontempo
BARI
2.8
1.4
1.4
DPG
L2
P.Verwilligen
FRASCATI
1.9
0.9
1.0
Upgrade
L2
M.Abbrescia
NAPOLI
3.6
2.6
1.0
Run Coordinator
L2
M.Maggi
PAVIA
2.6
1.8
0.8
RE4
L2
P.Iaselli
totale
10.9
6.6
4.3
GGM
L3
S.Bianco
Ageing
L3
D.Piccolo
Ageing
L3
P.Vitulo
Certification
L3
M.Abbrescia
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
34
NUOVE RESPONSABILITÀ
• Responsabile Attività RPC 2015-2016
– Gabriella Pugliese (Bari)
• Nuovi Responsabili Locali
– Luigi Benussi (Frascati)
– Pigi Paolucci (Napoli)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
35
Milestones RPC 2014
completate 100%
Milestones RPC 2015
1. Messa a punto del nuovo sistema (completo di RE4) alla
nuova energia 30/06/2015
Milestones RPC R&Dfase2
1.
2.
3.
4.
5.
low resistivity HPL electrode and small size chamber prototype 30/09/2015
Small size chamber prototype in test at GIF++ 31/12/2015
produce 40 FEE prototype circuits 30/06/2016
Select best 2 candidate ecogases 30/06/2016
Preliminary results on small size chamber prototypes 30/07/2016
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
36
CONCLUSIONI
• I gruppi INFN conservano un altissimo livello di
responsabilità negli RPC
• I task di responsabilità italiana del Long
Shutdown 1 sono stati completati on time e on
schedule
• La preparazione per RUN2 (2015-16-17) è in
corso
– No show stopper
• Proposto un R&D congiunto ATLAS-CMS fase 2
per High Luminosity LHC di fase 2 (discussione
dettagliata il 23/9)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
37
SPARES
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
38
Financial Requests (2015-2017)
ATLAS/CMS
ATLAS/CMS
CMS
CMS
ATLAS
ATLAS
keuro
comments
keuro
comments
keuro
comments
ITEM
TASK
Electrode
Tot
233
35
23
HPL
20
development low Res thin (10) and Proto (10)
Glass
Transportation
10 2 CMS-like chambers, 1 multigap
5
from company to Lab
10
58
production resistivity and long term conductivity
Chamb/Proto
Resistivity Meas
Tot
Thin/multi Gap
Chamber prod.
35
scaling from small to full size
Multiplet mech. frame
Gas comp. & distrib.
8
8
Consumable
15
Tot
56
Chip prototype
45
Adaptor board
Eco-gas
GIF++, BTF, etc
5
for CMS and ATLAS exp.
11
36
Single Event Effects
Gas
20
unit cost 2 Keuro
equipment
4
flowmeters
10
chemical materials and sensors
Tot
48
Electronics
12
RPC user gas system
10
Cables and sensors
Gas use
4
12
8
2
Trolley and support
8
ATLAS layout prototype
13
5
chip/DAQ board
13
0
0
0
0
On chamber LVL1 Roma 1
2
interaction w/ materials
Running test consumable
CMS layout prototype
Chip design and development
Test in lab
Tot
Consumable
8
4 precision frame for 4 chambers + local gas distrib syst
4
design and test of new gas I & T
prototype -1
Front-end
21
10
DAQ/DCS epool rent
D.Boscherini for the ATLAS Coll. and S.Bianco for the CMS Coll. R&D RPC
phase2 - Rome May 9th 2014
39
Profilo temporale R&D fase2
2014
com
Atlas
2015
Cms
com
Electrode
20
Chamb/Proto
28
Front-end
45
Eco-gas
10
GIF++
10
6
C
com
5
15
5
A
2017
C
com
A
45
5
20
8
11
2
8
C
74
10
5
74
15
7
4
36
20
14
14
48
123
10
A
2016
6
144
10
70
10
13
90
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
30
5
33
277
40
Milestones RPC R&D fase2
Low resistivity HPL electrode and small size chamber prototype
30/09/2015
Small size chamber prototype in test at GIF++
31/12/2015
Produce 40 FEE prototype circuits
30/06/2016
Select best 2 candidate ecogases
30/06/2016
Preliminary results on small size chamber prototypes
30/07/2016
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
41
Fiber placed on 2 rings
in RE4
Zoom externa
Zoom internal ring
42
Presentazioni a conferenze 2014
• G.Pugliese for the CMS Collab. CMS RPC
muon detector performance with 2010-2012
LHC data, RPC 2014, Beijing
• L.Benussi et al., Performance of gas gain
monitoring system of the CMS RPC system,
RPC 2014, Beijing
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
43
MOF-B
2015 …………. 110kCHF
(2014…….. 97kCHF)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
44
4.0m
2 independent arrays:
Array R2: 36 FOS 1.4m distant each,
tails 10m each
with connectors on both ends
Array R2
Array R3: 36 FOS 0.8m distance each,
tails 6m each
with connectors on both ends
1.4m .0.8m
Array R3
Lambda distribution in each array should
allow to have 72 picks (36 R2 + 36 R3) uniformly
distributed in 80 nm bandwidth (to be checked)
On each array :
Max attenuation on sensor n.36 (last) is 10 dB
On arrayR2+array R3 in serial mode:
Max attenuation on sensor n.72 (last) is 20 dB
No magnetic element in FOS packaging and splicing.
45
MWGR results: current
Barrel current
distribution
Values of the current as expected
Ingrandire scala
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
46
Muon RPC progress
DPG and software activities:
• RPC workshop on the 22 of July at CERN focused on preparation and
readiness for Run 2 (https://indico.cern.ch/event/324906/): action plan
established.
• On-going the work on RPC DCS GUI new features and improvements. Now
already in a usable shape.
• Several improvements on the RPC WBM tool. New RPC Run Registry ready.
• Towards TCDS deployment: test ongoing in 904. Plan to participate in
MWGR5 with an RPC partition installed.
• RE4 geometry bug solved and corrected in CMSSW
(chamber efficiency and residual back to correct
values)
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
47
Muon RPC progress
Upgrade activities for Phase II:
• RPC upgrade workshop at CERN on the 24 July: https://indico.cern.ch/event/330614/
RPC R&D document presented and action plan established.
• Muon TP chapter ready with “existing muon detector longevity” and “Forward
RPC detectors RE3/1 and RE4/1”.
• RE11 chambers for “longevity and rate monitor”: gas, cooling, HV, LV
power and DCS cables connected and tested. Signal cables will be installed
beginning of September.
• Ongoing test at GIF on spare endcap chambers will finish next week.
• Already begun preparations for tests at the new GIF++.
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
48
RPC 2014 riassunto
LS1 maintenance and repair: completed
•
•
Gas leak reparation campaign done in the whole system:
succeeded in reducing the gas leak of ~ 42%
99.5 % alive channel (97.5 % at the end of RUN1)
RE4
• Installation successfully completed (on schedule and within
budget)
• Commissioning completed. No major problems found.
• RE4 team is now working on powering the RE11 (4 Korean
chambers) for "longevity and rate monitor”
RE4 for the first time in GR
AprilGR: 70% of the system running (included RE4+)
All LS1 activities were very useful also to train young people
and to form new DOCs in order to secure continuity of
expertise in view of run2.
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015 - referee INFN 16 settembre 2014
49
La Collaborazione RPC 2013
Nueva
Puebla
Barrel
Italy
Bulgaria
China
Colombia
Endcap
Korea
Pakistan
China
Belgium
CERN
Italy
Pakistan
India
Colombia
CERN
China
Belgium
Finland
Egypt
Uniandes
Upgrade Korea
N. Puebla
Georgia
Belgium
Georgia
CERN
Bulgaria
CHINA
KOREA
INDIA
BELGIUM
COLOMBIA
N. Puebla
PAKISTAN
EGYPT
CERN
ITALY
BULGARIA
Georgia
2
16
4
10
2
3
6
3
4
28
12
2
TOTAL
90
UNA COLLABORAZIONE GLOBALE CON
FORTE LEADERSHIP ITALIANA
Italy
Dott. Pigi Paolucci - I.N.F.N. of Napoli (ITALY) - Symposium on
S.Bianco e G.Pugliese - RPC richieste 2015
- referee
16(Korea)
settembre 2014
Collider
Physics INFN
at Seoul
50 50