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FLARE: Maintenance & Operation for the LHC Experiments 2013

English title FLARE: Maintenance & Operation for the LHC Experiments 2013
Applicant Schneider Olivier
Number 147468
Funding scheme FLARE
Research institution Laboratoire de physique des hautes énergies 2 EPFL - SB - IPEP - LPHE2
Institution of higher education EPF Lausanne - EPFL
Main discipline Particle Physics
Start/End 01.04.2013 - 31.03.2014
Approved amount 990'000.00
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Keywords (9)

LHC Experiments; ATLAS; CMS; LHCb; Standard Model; Higgs; CP Violation; New Physics; Supersymmetry

Lay Summary (German)

Lead
Der Large Hadron Collider (LHC) am Europäischen Laboratorium für Teilchenphysik in Genf (CERN) ist der grösste und stärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. In riesigen Detektoren erzeugt er Zusammenstösse zwischen Elementarteilchen mit sehr hohen Energien. Solche Experimente untersuchen die grundlegendsten Eigenschaften der Natur und haben im Jahr 2012 zur Entdeckung eines Higgs-Boson geführt. Zur Erforschung weiterer unbekannter Vorgänge und Teilchen werden sie weitergeführt.
Lay summary

Mit 46 Metern Länge und 25 Metern Höhe ist ATLAS der grösste der verwendeten Detektoren, während CMS mit 12‘500 Tonnen der schwerste ist. Bauteile für die Detektoren kommen aus der ganzen Welt: viele Tausende von Forscherinnen und Forschern an über 400 Hochschulinstituten haben sie ausgedacht, entwickelt und gebaut. Diese Gruppen sind daher auch während der gesamten Betriebsdauer für den tadellosen Betriebszustand ihrer Bauteile verantwortlich. Die Betriebskosten der Detektoren werden zwischen CERN und den beteiligten Forschungsinstitutionen geteilt.

Das vorliegende Gesuch deckt die Unterhalts- und Wartungskosten ab, welche den von den beteiligten Schweizer Instituten (Universitäten Bern, Genf und Zürich, ETH Zürich, EPF Lausanne, Paul Scherrer Institut) gelieferten Bauteilen für die Detektoren ATLAS, CMS und LHCb zugeordnet werden können. Es umfasst auch einen prozentualen Anteil an den allgemeinen Betriebskosten der Experimente wie Kühlmittel- und Gasverbrauch, Kranbetrieb, technische Unterstützung, Vakuumanlagen, Rechenleistung, Kommunikation und Administration. Diese Leistungen sind Bestandteil der Abmachungen, welche die beteiligten Institute vom Beginn der Zusammenarbeit weg eingegangen sind. Sie werden daher vom Schweizerischen Nationalfonds als obligatorische Leistungen der Schweiz an die LHC-Experimente angesehen.

Schweizer Forschungsgruppen finanziert durch die Normalförderung des SNF – werten die von den drei Detektoren ATLAS, CMS und LHCb aufgezeichneten Daten aus und publizieren in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften zahlreiche Spitzenresultate auf dem Gebiet der Teilchenphysik.

Direct link to Lay Summary Last update: 01.05.2013

Lay Summary (French)

Lead
Le grand collisionneur de hadrons (Large Hadron Collider, LHC) au Laboratoire Européen pour la Physique des Particules (CERN) est le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules du monde. Il produit des collisions de particules de très haute énergie à l’intérieur de gigantesques détecteurs. Ces expériences étudient la nature au niveau le plus fondamental: elles ont découvert un boson de Higgs en 2012 et continuent dans le but de découvrir de nouveaux phénomènes.
Lay summary

Avec 46 mètres de longueur et 25 mètres de hauteur, ATLAS est le plus grand de ces détecteurs, tandis que CMS est le plus lourd avec 12'500 tonnes. Les éléments des détecteurs proviennent du monde entier: des milliers de chercheurs dans plus que 400 institutions et hautes écoles les ont inventés, développés et construits. Ces groupes sont responsables du bon état de marche de leurs appareillages pendant toute la durée des expériences. Les coûts de fonctionnement des détecteurs sont partagés entre le CERN et les institutions partenaires.

La présent subside couvre les coûts d’exploitation et de maintenance des éléments des détecteurs ATLAS, CMS et LHCb sous la responsabilité des instituts suisses (universités de Berne, Genève et Zurich, EPF Lausanne, EFP Zurich, Institut Paul Scherrer) ainsi qu’une quote-part des coûts généraux de fonctionnement des expériences (cryogénie, consommation de gaz, service de grue, soutien technique, installations de vide, utilisation de temps de calcul, communication et administration). Ces apports font partie des accords acceptés dès le début des collaborations. Le Fonds National Suisse (FNS) les considère comme une contribution obligatoire de la Suisse aux expériences du LHC.

Les groupes suisses, soutenus indépendamment par des subsides ordinaires du FNS, exploitent les données enregistrées par les détecteurs ALTAS, CMS et LHCb, et publient de nombreux résultats à la pointe de la physique des particules dans des revues scientifiques internationales.
Direct link to Lay Summary Last update: 01.05.2013

Responsible applicant and co-applicants

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Abstract

The Large Hadron Collider LHC at CERN LHC delivered its first proton-proton collisions at injection energy (0.9 TeV) in November 2009, Since then, it performed extremely well, with three very successful years of operations interleaved with short technical stops at the beginning of each year. The centre-of-mass energy was quickly raised to 7 TeV in early 2010, and then to 8 TeV since the beginning of the 2012 running period. On the other hand the peak luminosity has grown fast, reaching recently in ATLAS and CMS an impressive 3/4 of the design value of 10^34 cm-2s-1. In parallel, using a successful levelling scheme to avoid excessive pileup, the luminosity is kept at a constant value of 4x10^32 cm-2s-1 in LHCb, which is a factor two above the design value. As of beginning of November 2012, ATLAS, CMS and LHCb have efficiently recorded data samples of proton-proton collisions corresponding to total integrated luminosities of 23.4, 23.8, and 2.8 fb-1, respectively, allowing the full physics programmes to be deployed. Starting in the mid-nineties, the world-wide particle physics community has designed and developed four major detectors (as well as three smaller ones) designed to measure the reaction products at the interaction regions of LHC. Constructed with participation of industry, the detectors were installed at the collision points by the end of 2008. New insight into the nature of electro-weak symmetry breaking is expected and supersymmetric particles or extra spatial dimensions may be discovered from the direct observation of new particles and the measurement of deviations from the Standard model predictions in CP violation or other heavy-flavour observables.The experiments record the reaction products at the interaction regions of LHC. They are run by the collaborations which measure and analyse the data to extract physics. CERN in its role as the host laboratory of the LHC accelerator provides the operation of the LHC accelerator complex, as well as infrastructure and basic service for the experiment. However, operation of the experiment is under the responsibility of the collaborations. This includes covering the specific cost associated to it, referred as "Maintenance and Operation cost" (M&O), which is composed of the following two categories:A) contribution to the daily running and maintenance expenses of the detector and collaboration, andB) provision of the scientific and technical manpower to ensure operations and the good working order of the sub-detector systems they have provided for the whole lifetime of the experiment of about 10 years.The M&O costs (A and B above) and their distribution among the institutes (in proportion to their participation), have been approved by CERN’s Resource Review Board on 29-31 October 2012, where all funding agencies are present. It must be noted that the M&O cost proposals had been examined by a scrutiny group whose members were nominated by the RRB.As a joint request from all Swiss institutes active at LHC, it is coordinated by CHIPP (Swiss Institute for Particle Physics), and should be understood as a continuation of the common FORCE requests submitted by CHIPP every year since 2006. It summarizes the contributions of the Swiss groups to the design, construction, commissioning, and exploitation of the LHC detectors. It explains CERN's concept of maintenance and operation (including funding mechanisms), as defined in Memoranda of Understanding, and gives an overview of the costs for 2013 that Switzerland is expected to cover according to the decisions taken by the LHC Resource Review Board (RRB).
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