CMS在HL-LHC上采用全FPGA系统的Level-1径迹寻找

大型强子对撞机（LHC）上的紧凑缪子 solenoid（CMS）实验旨在研究广泛的高能物理现象。它采用置于 3.8 T 磁 solenoid 内的大型全硅径迹探测器，可精确测量横动量（$p_\mathrm{T}$）与顶点位置。该径迹探测器将在高亮度 LHC 运行之际升级，后者向 CMS 提供高达 $7.5\,\times\,10^{35}\,\mathrm{cm^{-2}s^{-1}}$ 的亮度，即每 25 ns 束团交叉发生 200 次碰撞。这一新径迹探测器必须在更具挑战性的环境中保持标称物理性能。我们开发了利用紧密排布硅传感器以甄别带电粒子 $p_\mathrm{T}$ 的新型径迹模块，并允许将与 $p_\mathrm{T}\,>\,2-3$ GeV 径迹相符的击中选择性读出至探测器外触发电子学。这将允许在实验的 Level-1 触发器使用径迹信息，这是将 Level-1 触发率保持在 750 kHz 目标以下同时维持物理灵敏度的必要条件。本文提出一种基于全 FPGA、采用完全时间复用架构的径迹寻找器概念。已组装硬件演示器以证明此类系统的可行性与能力。我们将展示多种物理场景下的性能，以及演示器向最终系统的拟议扩展。