Nesta dissertação é apresentado um estudo sobre identificação de mésons D0 → K−π + e D∗+ → D0 (K−π+)π+ nos dados da campanha B-parking de 2018, na segunda tomada de dados Run 2 do CMS. Esses dados foram produzidos por colisões próton-próton com energia de centro de massa de 13 TeV e uma luminosidade integrada de L = 0, 59f b−1.

O presente trabalho tem por finalidade determinar a luminosidade necessária para se impor um limite para exclusão e a signifucância para evidência e descoberta para um bóson de Higgs de mH = 200 GeV no canal qqH → ZZ → 4µ. Também, apresenta-se uma crítica a qualidade da relação sinal/fundo em eventos de fusão de bósons vetoriais conhecida da literatura atual.

O sistema atual de distribuição de alta tensão do calorímetro hadrónico central da experiência ATLAS do CERN, TileCal, foi fabricado no final dos anos 90. Este foi projectado para estar em funcionamento durante 10 anos, no entanto jáa se encontra em funcionamento há cerca de 20 anos. Atualmente, muitos dos componentes utilizados encontram-se obsoletos o que impossibilita a sua reparação e reutilização. Por outro lado, o sistema atual encontra-se no interior da caverna ATLAS, logo encontra-se exposto a altos níveis de radiação. Esta exposição contínua a altos níveis de radiação resultantes das colisões entre os feixes de partículas, que ocorrem no LHC (Large Hadron Collider), afeta todo o sistema. O facto de o sistema se encontrar na caverna suscita ainda outros problemas, tais como, a dificuldade de reparar ou mesmo substituir qualquer componente ou placa constituinte do sistema eletrónico, danificado pela radiação ou devido ao envelhecimento eletrónico. Para se efetuar a reparação ou a substituição de componentes ou placas é necessário que o LHC pare o seu funcionamento durante alguns meses, de modo a que os níveis de radiação diminuam o suficiente para permitir que um técnico possa entrar na caverna, porém esta pausa de meses só oferece um tempo muito limitado para executar esta tarefa. Para além destes problemas tem-se ainda como um dos objetivos o aumento da luminosidade do LHC, o que vai implicar um aumento do nível de radiação na caverna ATLAS. Outro dos objetivos, é a diminuição do intervalo de tempo entre as colisões de partículas, levando à necessidade de electrónica mais rápida. Todos estes problemas e novos objetivos fazem com que seja necessário atualizar e/ou modificar toda a electrónica do TileCal. De forma a superar estes problemas, foi proposta uma actualização: um novo sistema de distribuição de alta tensão (HVDS) será colocado fora da caverna onde se encontra o detetor, passando este a ser um sistema remoto que não é afetado pela radiação, maximizando assim a fiabilidade e a robustez do sistema. A eletrónica deste novo sistema será colocada numa sala sem radiação, localizada 100 metros acima da caverna ATLAS, o que permitirá o acesso permanente ao sistema de distribuição de altas tensões. Assim, deixa de ser necessária a existência de uma paragem do funcionamento do LHC para executar reparações no sistema. Outra vantagem inerente ao sistema remoto é deixar de haver uma limitação de tempo disponível para realizar as reparações e/ou substituições, diminuindo também o risco a que o técnico está sujeito quando as executa. Para este novo sistema é necessário produzir uma placa dedicada que forneça as alimentações primárias necessárias, alta e baixa tensão, dado que no sistema atual as fontes de alimentação primárias de baixa tensão encontram-se na caverna ATLAS e as de alta tensão embora se encontrem na sala sem radiação já referida são fontes lineares de elevado custo. O trabalho apresentado nesta dissertação insere-se na colaboração portuguesa no projeto ATLAS/CERN. Este consiste no desenvolvimento de uma placa de alimentação, designada por Power Supplies, capaz de fornecer tanto a alta tensão (HV), - 830 V a -950 V, como as baixas tensões ,±12 V e 3; 3 V, sendo imperativo que todas as tensões produzidas tenham baixo ruído. Para produzir estas tensões recorreu-se à utilização de quatro conversores DC/DC, sendo que dois dos conversores DC/DC são utilizados para produzir a alta tensão, -830 V a -950 V @ 10 mA, e os restantes dois para as baixas tensões, um para os 3:3 V @ 0:8 A, e o outro que é um conversor DC/DC duplo para os ±12 @ 2:5 A. Cada HVDS fornece a alimentação para 48 fotomultiplicadores (PMTs) do detetor. Devido à corrente necessária para alimentar todos os PMTs, é necessário recorrer ao uso de dois conversores DC/DC para produzir a alta tensão. Os valores da tensão de saída dos conversores DC/DC de alta tensão são controlados digitalmente, podendo fornecer dois valores diferentes, -830 V ou -950 V. Estes valores de tensão distintos permitem que cada PMT do detetor possa receber a tensão adequada para funcionar corretamente. Dado que não existe um único componente que seja igual a outro, cada PMT terá as suas características próprias e, portanto, a sua tensão de alimentação deve ser ajustada para se obter o melhor desempenho do detetor. Estes dois valores de tensão permitem a correta calibração de todos os PMTs efetuada pelo sistema de distribuição das altas tensões. A placa que fornecerá as alimentações ao HVDS, deverá ainda oferecer algumas funcionalidades extra, tais como: a possibilidade de uma monitorização em tempo real do consumo em tensão e corrente de cada conversor, a leitura da temperatura em dois pontos diferentes da placa, a capacidade de ligar/desligar digitalmente cada um conversores DC/DC individualmente e ligar/desligar manualmente todos os conversores DC/DC ao mesmo tempo, através de um interruptor. Este último serviáa como medida de segurança caso o método digital não funcione ou em caso de substituição ou manutenção do sistema sem necessidade de recorrer ao sistema de controlo digital do ATLAS. O controlo digital da placa Power Supplies será baseado num protocolo de comunicação SPI e num expansor série/paralelo. Os sinais de saída do referido expansor serão os sinais para ligar/desligar os conversores, os sinais de seleção de tensão de saída dos conversores de alta tensão e os sinais que permitem a leitura adequada e em tempo real dos consumos de tensão e de corrente e dos sensores de temperatura utilizados. Estas leituras são efetuadas recorrendo ao controlo digital de um multiplexador analógico e a um conversor analógico digital (ADC). Ainda no âmbito desta tese, à apresentada a interface gráfica de utilizador (GUI) desenvolvida na linguagem de programação Python. Esta foi utilizada para facilitar a comunicação entre a placa Power Supplies e o utilizador. A interface gráfica está dividida em três secções diferentes, de forma a ser mais intuitiva para o utilizador. A primeira secção é a secção responsável por ligar/desligar os conversores DC/DC, sendo que esta apresenta quatro caixas de seleção, uma para cada conversor, que quando selecionadas pelo utilizador, executam o código responsável por enviar a instrução ao expansor para enviar o sinal de ligar/desligar para os conversores DC/DC selecionados. Na segunda secção encontram-se representadas duas barras deslizantes, às quais se encontra associado um cursor que se pode deslocar entre duas posições distintas, associadas à selecção da tensão de saída de cada um dos conversores DC/DC de alta tensão. Associada à posição do cursor encontra-se também um texto informativo que permite que o utilizador verifique se a tensão seleccionada é a pretendida. A terceira e última secção é a da leitura dos consumos de tensão e de corrente assim como das duas temperaturas lidas por dois sensores de temperatura colocados em pontos distintos da carta. Esta leitura pode ser feita de duas formas diferentes, pode ser feita uma única medida através da seleção de botões dedicados que apenas permitem selecionar uma opção de cada vez, sendo o resultado da leitura apresentado em duas caixas. A primeira caixa com a leitura em contagens do ADC, que é o valor que o ADC fornece diretamente, e a segunda caixa com a leitura do valor correspondente ao que se está efetivamente a medir com a respetiva unidade física. A outra forma envolve um conjunto várias medições contínuas de uma das grandezas anteriormente referidas, sendo que o utilizador pode escolher o número de medições pretendidas e o intervalo de tempo entre cada medida. Os valores lidos/medidos através deste método são apresentados em gráficos diferentes em função do tempo atualizados em tempo real, sendo possível guardar estes dados num ficheiro do tipo csv. O trabalho desta dissertação consistiu no desenvolvimento de uma placa que irá fornecer as alimentações primárias necessárias para o novo sistema de distribuição de alta tensão, e no desenvolvimento da interface gráfica de utilizador dedicada para esta placa que permitirá o seu teste funcional e que será mais tarde migrada para o teste de controlo digital do ATLAS.

Este estudo analisa os benefícios e impactos da colaboração de Portugal com o CERN, uma das maiores infraestruturas científicas do mundo, destacando os efeitos científicos, tecnológicos, económicos e diplomáticos desta parceria. A investigação adotou uma metodologia mista que incluiu análise bibliométrica de dados presentes na base de dados bibliométrica Scopus, fundamentação teórica, entrevistas com especialistas envolvidos no CERN e inquéritos a empresas portuguesas. Os resultados mostram que a colaboração com o CERN trouxe a Portugal acesso a infraestruturas de investigação avançadas, formação de profissionais altamente qualificados e uma maior influência na definição de agendas científicas internacionais. Contudo, foram identificadas limitações, como dificuldades na validação de dados financeiros devido à inconsistência entre fontes, destacando a necessidade de uma base de dados financeira centralizada e acessível. Além disso, a comunicação limitada sobre oportunidades de trabalho e formação no CERN indica a necessidade de estratégias de envolvimento mais eficazes para maximizar o retorno desta colaboração. Como resposta a esses desafios, propõe-se a criação de uma plataforma online para centralizar e divulgar estas oportunidades, assim como campanhas informativas nas universidades para aumentar a visibilidade das ofertas do CERN. Este trabalho contribui para o entendimento do impacto da colaboração entre Portugal e o CERN, apresentando recomendações para maximizar os benefícios desta parceria, reforçar a competitividade científica e tecnológica do país, e fortalecer o papel de Portugal na ciência, inovação e na sociedade em geral.

The LHC at CERN will provide collisions of proton beams with a pioneer energy of 14TeV and an unprecedented luminosity of 1034cm−2s−1, extending the frontiers of Particle Physics. ATLAS is a general-purpose detector, designed to cover the widest range of physics possible by analyzing the myriad of particles produced by the LHC. Collision data from the LHC will be delivered to ATLAS at an unsustainable rate of 40MHz. Working in three steps, the ATLAS trigger system will effectively reject uninteresting events, still maintaining an excellent and unbiased efficiency for rare signals, in order to reduce the input rate to a manageable 200Hz.Hadronic jets will be among the most commonly produced objects at the LHC. They will represent, at the same time, signatures for many physics processes and background for nearly every physics analysis. Thus, the performance of the trigger system depends heavily on its ability to reconstruct jets. Moreover, precise jet reconstruction cannot be achieved without energy calibration, which is why the energy of trigger jet is calibrated at Level-2.The work presented in this thesis was developed in two steps. First, the performance of the ATLAS jet trigger system was evaluated using data from cosmic muon runs. This was done by comparing the properties of the jets reconstructed by the trigger and reconstructed offline. The analysis was simple but, nonetheless, powerful, since it allowed the identification of noisy cells and calibration problems. For the second study, a in-situ calibration method was applied to MonteCarlo simulated jets to evaluate if the method can be used with real collision data to validate and tune the calibration applied to Level-2 trigger jets. The method, named “intercalibration in η”, proved capable of improving theLevel-2 jet energy scale up to an uncertainty of 1% for jets with transverse momenta above 1TeV. Furthermore, the analysis strongly suggests that the method can be used with real data for the same purposes.

The LHC is under modifications that will allow the injection of a beam with a larger luminosity. However, this advancement increases the number of simultaneous particle collisions. The selection of the collisions of importance is a major concern for the experimental studies. The ATLAS experiment is one of the LHC four experiments, and its current collision selection system is not enough to handle that increase of luminosity. Hence the need to develop the HGTD. This new detector will provide an additional high-precision timing information ensuring an improved selection of the interesting events. The Interlock System is one of the several safety layers ensuring the HGTD’s proper operation. It processes temperature data from the detector’s disks and generic danger signals sent by other safety systems. Within this hardware system, there is the Mon-FPGA that monitors every signal received from or transmitted to the Interlock System. The Mon-FPGA is a part of the Monitoring System that deals with the monitoring and access of the hardware system’s data. The Monitoring System is the subject of this thesis. The work presented in this thesis was developed in three parts. One includes the configuration of the monitoring hardware and the server hardware that allows to load the data collected by the former. In addition to this hardware-based system, there is the development of an user interface which accesses the server and displays the data loaded in it. These two parts together form the Monitoring System as a whole. The third part refers to the Monitoring System’s testing by simulating temperature tests at FCUL, Lisbon, and real-time temperature tests at CERN. These tests were conducted in a way that the entire Interlock System would be tested, by verifying its reaction to out-of-limit temperatures. If implemented correctly, the Monitoring System will allow to supervision the system’s reaction.

The Large Hadron Collider will undergo an upgrade aimed at increasing the luminosity delivered by the injected beams (High-Luminosity Large Hadron Collider, or HL-LHC). The increased luminosity will consequently increase the radiation levels of the beams, as well as the number of simultaneous particle collisions occurring per bunch crossing. The ATLAS experiment, along with the three other LHC experiments, will be subjected to modifications that will allow it to handle the increased luminosity. Two new detectors are being developed to improve the experiment’s capacity of identifying important collisions amidst the increase in simultaneous interactions. The Inner Tracker, or ITk, will provide a higher spatial resolution when reconstructing the trajectories, while the High Granularity Timing Detector, or HGTD, will provide complementary high-precision timing information, as well as a measure of the received luminosity. The Interlock System, a hardware safety system developed for the ITk detector, is being adapted for the HGTD to ensure the safety of its infrastructure and personnel, as well as the correct operation of the detector. The system receives signals from temperature sensors installed in the detector’s modules, as well as danger signals from external systems, and controls the associated power supplies. A hardware module, the ILK-FPGA, is the nucleus of signal routing for the system. It implements the Interlock Matrix, which defines both the signal mapping and the interlock actions to be taken by the system. The work presented in this dissertation consisted in the configuration and testing of the Interlock System for the HGTD, focusing on the ILK-FPGA module. Temperature tests were conducted to verify the system’s response to overheating sensors. The Interlock Strategy was developed for the detector, as well as its implementation with the Interlock Matrix. Finally, the Interlock System was installed and tested within a prototype experimental setup of the HGTD, the Demonstrator.

The quest to understand the fundamental nature of the universe drives the field of particle physics, centered around the Standard Model (SM), which describes the fundamental particles and three of the four known forces: electromagnetism, the weak force, and the strong force. Despite its success in explaining a wide range of phenomena, the SM does not address some of the most profound questions in physics, such as the nature of dark matter, the origin of mass hierarchies, and the unification of forces. Probing the SM with precision measurements is essential for uncovering potential new physics beyond the current theoretical framework. Particle colliders like the Large Hadron Collider (LHC) at CERN are at the forefront of this exploration, where measurements of cross sections are a crucial part of the physics program that tests the SM’s predictions. A cross section quantifies the likelihood of specific particle’s interactions, and accurate luminosity measurements are fundamental to determining these cross sections. Luminosity, L, is proportional to the rate of collisions, and thus any uncertainty in L translates into uncertainties in the cross sections, affecting the reliability of the conclusions drawn from experimental data. This thesis presents the preliminary calibration and measurement of luminosity for the 2023 protonproton collision data-taking period at a center-of-mass energy of 13.6 TeV with the CMS experiment. The absolute luminosity scale is established using the van der Meer (vdM) scan methodology, a technique that involves scanning the particle beams across each other to measure their overlap and calibrate the visible cross sections of the luminometers. A series of detectors were employed to provide real-time luminosity measurements, with systematic corrections and stability analyses ensuring consistent and accurate results The final integrated luminosity was measured as 32.74 fb-1 with a total uncertainty of 1.28%, representing the best preliminary luminosity results achieved by CMS. In addition to the experimental efforts, substantial software improvements were made to the codebases used in the analysis. These advancements enhanced data processing efficiency and streamlined the calibration workflow, enabling more rapid and reliable analysis iterations.

This dissertation investigates the dynamics of strategic change management within multi-governmental organisations, focusing on the European Organisation for Nuclear Re search (CERN). It identifies a significant gap in existing literature, often neglecting the complexities faced by such organisations due to bureaucratic hurdles and political influ ences. Using an ethnographic approach, the research delves into the complex organisational and cultural dynamics impacting strategic change at CERN. The methodology includes in depth interviews and participant observations during a year-long internship, providing a rich qualitative dataset. These methods are complemented by a thematic analysis based on Jick’s Ten Commandments for Implementing Change, adapted to CERN’s unique en vironment. Findings reveal that effective change management in multi-governmental or ganisations requires a nuanced understanding of cultural perceptiveness, leadership roles, and political power dynamics. Key insights highlight challenges posed by short-term con tracts, which disrupt continuity in change initiatives and the impact of cultural differences on communication and collaboration. The research underscores the importance of inclusive communication strategies and stable leadership to drive and sustain change. Additionally, it identifies the underestimation of administrative staff’s contributions as a barrier to success ful change implementation. The dissertation provides theoretical insights by suggesting ways Jick’s framework can incorporate elements tailored to multi-governmental contexts, emphasising cultural awareness, adaptive leadership, and administrative continuity. It con cludes with comprehensive recommendations for enhancing change management practices at CERN and similar organisations, aiming to foster a collaborative environment that sup ports effective and sustainable strategic change.

Este artigo tem como objetivo mostrar que, mesmo no maior centro de pesquisa do mundo, onde se produz conhecimento científico e tecnológico, é possível transmitir conhecimentos aos alunos de Ensino Médio, baseados nos conteúdos do currículo escolar. Hoje se defende muito a inserção de física moderna e contemporânea no Ensino Médio e as razões para tais inovações curriculares são bem compreendidas no meio acadêmico, uma vez que é notável o desenvolvimento tecnológico que nos cerca. Entretanto, queremos mostrar que, mesmo no CERN, os conhecimentos considerados "antigos'' estão muito presentes, não só nas instalações, como também no dia-a-dia de todos que atuam e colaboram nesse ambiente.