Upgrade of the LHCb simulation framework with advanced particle event generators
2023 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Uppgradering av LHCb:s simulationsverktyg med avancerade partikelgeneratorer (Swedish)
Abstract [en]
The LHCb experiment is one of the main detectors in function at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN. In order to interpret the data recorded by the detector, Monte Carlo (MC) samples are used as a way to validate and test theories by comparison with the experimental data. This is especially true for Beyond the Standard Model (BSM) physics, for which Matrix Element Correction (MEC) generators, such as Madgraph, are needed in order to accurately simulate the hard process of a proton-proton collision.As the LHCb detector underwent a major upgrade for the Run 3 data-taking campaign, also its related software is being upgraded to cope with the increased amount of data being recorded by the detector. Specifically, the simulation software used by LHCb, called Gauss, has been updated to a version based on the new experiment-independent framework Gaussino. In order to produce BSM events for Run 3, Gauss, and therefore Gaussino, needs an interface to a MEC generator.This thesis proposes the implementation of an interface to Madgraph and other hard process generators for BSM physics in Gaussino, and an overall update and restructuring of its generation framework, concerning its production interfaces and tools, and the preparation of a multi-threaded environment for the production of BSM event samples. Although more updates in the Gaussino base framework are still needed to integrate all the implementations performed during the course of this thesis, the upgrade successfully interfaced Madgraph to Gaussino, simplified the overall generation framework of the LHCb software, and proved to be able to produce Monte Carlo simulations for Run 3.
Abstract [sv]
LHCb-experimentet är en av de största detektorerna vid ”Large Hadron Collider” (LHC) på CERN. För att förstå den data som registreras av detektorn används Monte Carlo (MC) simuleringar. Detta är viktigt speciellt för ”Beyond the Standard Model” (BSM) fysik, där ”Matrix Element Correction” (MEC) generatorer, som Madgraph, behövs för att simulera hårda processer i kollisioner mellan protoner.Parallellt med att detektorn genomgår en stor uppgradering för Run 3, så uppgraderas den relaterade mjukvaran för att klara av den utökade mängd data som registreras av detektorn. Simulationsmjukvaran som används av LHCb, kallad Gauss, uppdateras till en version baserad på den nya, experimentsoberoende, mjukvaran Gaussino. För att producera kollisioner med BSM-fysik för Run 3, behöver Gauss, och Gaussino, ett gränssnitt till en MEC generator.I detta examensarbetet har ett gränssnitt till Madgraph och andra generatorer av BSM fysik implementerats. Vidare har en övergripande uppdatering och omstrukturering av Gaussino genomförts, angående dess produktionssgränssnitt och verktyg. Mjukvaran har också förberetts för en ”multi-threaded” miljö för produktion av BSM fysik. Även om flera uppdateringar i basframverket Gaussino fortfarande behövs för att helt integrera allt som har implementerats i det här examensarbetet, så har uppgraderingen lyckats överföra Madgraph till Gaussino, förenkla LHCbs generationsmjukvara, och visat att den kan producera Monte Carlo-simuleringar för Run 3.
Place, publisher, year, edition, pages
2023.
Series
TRITA-SCI-GRU ; 2023:380
National Category
Physical Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-339751OAI: oai:DiVA.org:kth-339751DiVA, id: diva2:1812797
External cooperation
CERN European Organization for Nuclear Research
Subject / course
Physics
Educational program
Master of Science - Engineeering Physics
Supervisors
Examiners
2023-11-172023-11-172023-11-17Bibliographically approved