Technical Design Report for the Upgrade of the ALICE Inner Tracking System

Summary, in English

LICE (A Large Ion Collider Experiment) is studying the physics of strongly interacting matter, and in particular the properties of the Quark–Gluon Plasma (QGP), using proton–proton, proton–nucleus and nucleus–nucleus collisions at the CERN LHC (Large Hadron Collider). The ALICE Collaboration is preparing a major upgrade of the experimental apparatus, planned for installation in the second long LHC shutdown in the years 2018–2019. A key element of the ALICE upgrade is the construction of a new, ultra-light, high-resolution Inner Tracking System (ITS) based on monolithic CMOS pixel detectors. The primary focus of the ITS upgrade is on improving the performance for detection of heavy-flavour hadrons, and of thermal photons and low-mass di-electrons emitted by the QGP. With respect to the current detector, the new Inner Tracking System will significantly enhance the determination of the distance of closest approach to the primary vertex, the tracking efficiency at low transverse momenta, and the read-out rate capabilities. This will be obtained by seven concentric detector layers based on a 50 μm thick CMOS pixel sensor with a pixel pitch of about 30×30 μm2. This document, submitted to the LHCC (LHC experiments Committee) in September 2013, presents the design goals, a summary of the R&D activities, with focus on the technical implementation of the main detector components, and the projected detector and physics performance.

• Author: B. Abelev; J. Adam; D. Adamova; M. M. Aggarwal; G. Aglieri Rinella; M. Agnello; A. Agostinelli; N. Agrawal; Z. Ahammed; N. Ahmad; A. Ahmad Masoodi; I. Ahmed; S. U. Ahn; S. A. Ahn; I. Aimo; S. Aiola; M. Ajaz; A. Akindinov; D. Aleksandrov; B. Alessandro; D. Alexandre; A. Alici; A. Alkin; J. Alme; T. Alt; V. Altini; S. Altinpinar; I. Altsybeev; C. Alves Garcia Prado; E. C. Anderssen; C. Andrei; A. Andronic; V. Anguelov; J. Anielski; T. Anticic; F. Antinori; P. Antonioli; L. Aphecetche; H. Appelshaeuser; N. Arbor; S. Arcelli; N. Armesto; R. Arnaldi; T. Aronsson; I. C. Arsene; M. Arslandok; A. Augustinus; R. Averbeck; T. C. Awes; M. D. Azmi; M. Bach; A. Badala; Y. W. Baek; S. Bagnasco; R. Bailhache; V. Bairathi; R. Bala; A. Baldisseri; F. Baltasar Dos Santos Pedrosa; J. Ban; R. C. Baral; R. Barbera; F. Barile; G. G. Barnafoeldi; L. S. Barnby; V. Barret; J. Bartke; M. Basile; J. Bastian Van Beelen; N. Bastid; S. Basu; B. Bathen; G. Batigne; M. Battistin; B. Batyunya; P. C. Batzing; J. Baudot; C. Baumann; I. G. Bearden; H. Beck; C. Bedda; N. K. Behera; I. Belikov; F. Bellini; R. Bellwied; E. Belmont-Moreno; G. Bencedi; M. Benettoni; F. Benotto; S. Beole; I. Berceanu; A. Bercuci; Y. Berdnikov; D. Berenyi; M. E. Berger; R. A. Bertens; D. Berzano; A. Besson; L. Betev; A. Bhasin; A. K. Bhati; A. Bhatti; B. Bhattacharjee; J. Bhom; L. Bianchi; N. Bianchi; C. Bianchin; J. Bielcik; J. Bielcikova; A. Bilandzic; S. Bjelogrlic; F. Blanco; D. Blau; C. Blume; F. Bock; F. V. Boehmer; A. Bogdanov; H. Boggild; M. Bogolyubsky; L. Boldizsar; M. Bombara; J. Book; H. Borel; A. Borissov; J. Bornschein; V. N. Borshchov; C. Bortolin; F. Bossu; M. Botje; E. Botta; S. Boettger; P. Braun-Munzinger; T. Breitner; T. A. Broker; T. A. Browning; M. Broz; E. Bruna; G. E. Bruno; D. Budnikov; H. Buesching; S. Bufalino; P. Buncic; O. Busch; Z. Buthelezi; D. Caffarri; X. Cai; H. Caines; A. Caliva; E. Calvo Villar; P. Camerini; V. Canoa Roman; F. Carena; W. Carena; P. Cariola; F. Carminati; A. Casanova Diaz; J. Castillo Castellanos; E. A. R. Casula; V. Catanescu; T. Caudron; C. Cavicchioli; C. Ceballos Sanchez; J. Cepila; P. Cerello; B. Chang; S. Chapeland; J. L. Charvet; S. Chattopadhyay; S. Chattopadhyay; M. Cherney; C. Cheshkov; B. Cheynis; V. Chibante Barroso; D. D. Chinellato; P. Chochula; M. Chojnacki; S. Choudhury; P. Christakoglou; C. H. Christensen; Peter Christiansen; T. Chujo; S. U. Chung; C. Cicalo; L. Cifarelli; F. Cindolo; G. Claus; J. Cleymans; F. Colamaria; D. Colella; S. Coli; C. Colledani; A. Collu; M. Colocci; G. Conesa Balbastre; Z. Conesa del Valle; M. E. Connors; G. Contin; J. G. Contreras; T. M. Cormier; Y. Corrales Morales; P. Cortese; I. Cortes Maldonado; M. R. Cosentino; F. Costa; P. Crochet; R. Cruz Albino; E. Cuautle; L. Cunqueiro; A. Dainese; R. Dang; A. Danu; E. Da Riva; D. Das; I. Das; K. Das; S. Das; A. Dash; S. Dash; S. De; C. Decosse; H. Delagrange; A. Deloff; E. Denes; G. D'Erasmo; G. O. V. de Barros; A. De Caro; G. de Cataldo; J. de Cuveland; A. De Falco; D. De Gruttola; N. De Marco; S. De Pasquale; G. De Robertis; K. De Roo; R. de Rooij; M. A. Diaz Corchero; T. Dietel; R. Divia; D. Di Bari; S. Di Liberto; A. Di Mauro; P. Di Nezza; O. Djuvsland; A. Dobrin; T. Dobrowolski; D. Domenicis Gimenez; B. Doenigus; O. Dordic; S. Dorheim; A. Dorokhov; G. Doziere; A. K. Dubey; A. Dubla; L. Ducroux; W. Dulinski; P. Dupieux; A. K. Dutta Majumdar; R. J. Ehlers III; D. Elia; H. Engel; B. Erazmus; H. A. Erdal; D. Eschweiler; B. Espagnon; M. Estienne; S. Esumi; D. Evans; S. Evdokimov; G. Eyyubova; D. Fabris; J. Faivre; D. Falchieri; A. Fantoni; M. Fasel; D. Fehlker; L. Feldkamp; D. Felea; A. Feliciello; G. Feofilov; J. Ferencei; A. Fernandez Tellez; E. G. Ferreiro; A. Ferretti; A. Festanti; J. Figiel; M. A. S. Figueredo; S. Filchagin; D. Finogeev; F. M. Fionda; E. M. Fiore; G. Fiorenza; E. Floratos; M. Floris; S. Foertsch; P. Foka; S. Fokin; E. Fragiacomo; A. Francescon; M. Franco; U. Frankenfeld; U. Fuchs; C. Furget; M. Fusco Girard; J. J. Gaardhoje; M. Gagliardi; D. Gajanana; M. Gallio; D. R. Gangadharan; P. Ganoti; C. Garabatos; E. Garcia-Solis; C. Gargiulo; I. Garishvili; J. Gerhard; M. Germain; A. Gheata; M. Gheata; B. Ghidini; P. Ghosh; S. K. Ghosh; P. Gianotti; P. Giubilato; P. Giubellino; E. Gladysz-Dziadus; P. Glaessel; R. Gomez; M. Gomez Marzoa; P. Gonzalez-Zamora; S. Gorbunov; L. Goerlich; S. Gotovac; L. K. Graczykowski; R. Grajcarek; L. C. Greiner; A. Grelli; A. Grigoras; C. Grigoras; V. Grigoriev; A. Grigoryan; S. Grigoryan; B. Grinyov; N. Grion; D. Grondin; J. F. Grosse-Oetringhaus; J-Y. Grossiord; R. Grosso; F. Guber; R. Guernane; B. Guerzoni; M. Guilbaud; K. Gulbrandsen; H. Gulkanyan; T. Gunji; A. Gupta; R. Gupta; K. H. Khan; R. Haake; O. Haaland; C. Hadjidakis; M. Haiduc; H. Hamagaki; G. Hamar; L. D. Hanratty; A. Hansen; J. W. Harris; H. Hartmann; A. Harton; D. Hatzifotiadou; S. Hayashi; S. T. Heckel; M. Heide; H. Helstrup; E. Hennes; A. Herghelegiu; G. Herrera Corral; B. A. Hess; K. F. Hetland; B. Hicks; H. Hillemanns; A. Himmi; B. Hippolyte; J. Hladky; P. Hristov; M. Huang; C. Hu-Guo; T. J. Humanic; D. Hutter; D. S. Hwang; S. Igolkin; P. Ijzermans; R. Ilkaev; I. Ilkiv; M. Inaba; E. Incani; G. M. Innocenti; C. Ionita; M. Ippolitov; M. Irfan; M. Ivanov; V. Ivanov; O. Ivanytskyi; A. Jacholkowski; J. Jadlovsky; C. Jahnke; H. J. Jang; M. A. Janik; P. H. S. Y. Jayarathna; S. Jena; R. T. Jimenez Bustamante; P. G. Jones; H. Jung; A. Junique; A. Jusko; S. Kalcher; P. Kalinak; A. Kalweit; J. Kamin; J. H. Kang; V. Kaplin; S. Kar; A. Karasu Uysal; O. Karavichev; T. Karavicheva; E. Karpechev; U. Kebschull; R. Keidel; M. Keil; B. Ketzer; M. Mohisin Khan III; P. Khan; S. A. Khan; A. Khanzadeev; Y. Kharlov; B. Kileng; B. Kim; D. Kim; D. W. Kim; D. J. Kim; J. S. Kim; M. Kim; M. Kim; S. Kim; T. Kim; S. Kirsch; I. Kisel; S. Kiselev; A. Kisiel; G. Kiss; J. L. Klay; J. Klein; C. Klein-Boesing; A. Kluge; M. L. Knichel; A. G. Knospe; C. Kobdaj; M. Kofarago; M. K. Koehler; T. Kollegger; A. Kolojvari; V. Kondratiev; N. Kondratyeva; A. Konevskikh; V. Kovalenko; M. Kowalski; S. Kox; G. Koyithatta Meethaleveedu; J. Kral; I. Kralik; F. Kramer; A. Kravcakova; M. Krelina; M. Kretz; M. Krivda; F. Krizek; M. Krus; E. B. Krymov; E. Kryshen; M. Krzewicki; V. Kucera; Y. Kucheriaev; T. Kugathasan; C. Kuhn; P. G. Kuijer; I. Kulakov; J. Kumar; P. Kurashvili; A. Kurepin; A. B. Kurepin; A. Kuryakin; S. Kushpil; V. Kushpil; M. J. Kweon; Y. Kwon; P. Ladron de Guevara; C. Lagana Fernandes; I. Lakomov; R. Langoy; C. Lara; A. Lardeux; A. Lattuca; S. L. La Pointe; P. La Rocca; R. Lea; G. R. Lee; I. Legrand; J. Lehnert; R. C. Lemmon; M. Lenhardt; V. Lenti; E. Leogrande; M. Leoncino; I. Leon Monzon; Y. Lesenechal; P. Levai; S. Li; J. Lien; R. Lietava; S. Lindal; V. Lindenstruth; C. Lippmann; M. A. Lisa; O. M. Listratenko; Martin Ljunggren; D. F. Lodato; F. Loddo; P. I. Loenne; V. R. Loggins; V. Loginov; D. Lohner; C. Loizides; X. Lopez; E. Lopez Torres; X-G. Lu; P. Luettig; M. Lunardon; J. Luo; G. Luparello; C. Luzzi; A. M. Gago; P. M. Jacobs; R. Ma; A. Maevskaya; M. Mager; D. P. Mahapatra; A. Maire; M. Malaev; I. Maldonado Cervantes; L. Malinina; D. Mal'Kevich; N. A. Maltsev; P. Malzacher; A. Mamonov; L. Manceau; V. Manko; F. Manso; V. Manzari; A. Mapelli; M. Marchisone; J. Mares; G. V. Margagliotti; A. Margotti; A. Marin; C. A. Marin Tobon; C. Markert; M. Marquard; D. Marras; I. Martashvili; N. A. Martin; P. Martinengo; M. I. Martinez; G. Martinez Garcia; J. Martin Blanco; Y. Martynov; A. Mas; S. Masciocchi; M. Masera; M. Maslov; A. Masoni; L. Massacrier; A. Mastroserio; S. Mattiazzo; A. Matyja; C. Mayer; J. Mazer; R. Mazumder; G. Mazza; M. A. Mazzoni; F. Meddi; A. Menchaca-Rocha; J. Mercado Perez; M. Meres; Y. Miake; K. Mikhaylov; L. Milano; J. Milosevic; A. Mischke; A. N. Mishra; D. Miskowiec; C. M. Mitu; J. Mlynarz; B. Mohanty; L. Molnar; M. Mongelli; L. Montano Zetina; E. Montes; M. Morando; D. A. Moreira De Godoy; F. Morel; S. Moretto; A. Morreale; A. Morsch; V. Muccifora; E. Mudnic; F. Muhammad Bhopal; S. Muhuri; M. Mukherjee; H. Mueller; M. G. Munhoz; S. Murray; L. Musa; J. Musinsky; B. K. Nandi; R. Nania; E. Nappi; C. Nattrass; T. K. Nayak; S. Nazarenko; A. Nedosekin; M. Nicassio; M. Niculescu; B. S. Nielsen; S. Nikolaev; S. Nikulin; V. Nikulin; B. S. Nilsen; F. Noferini; P. Nomokonov; G. Nooren; A. Nyanin; J. Nystrand; H. Oeschler; S. Oh; S. K. Oh; A. Okatan; L. Olah; J. Oleniacz; A. C. Oliveira Da Silva; J. Onderwaater; C. Oppedisano; Antonio Ortiz Velasquez; Anders Oskarsson; J. Otwinowski; K. Oyama; Y. Pachmayer; M. Pachr; P. Pagano; G. Paic; F. Painke; C. Pajares; S. K. Pal; A. Palmeri; S. Panati; D. Pant; D. Pantano; V. Papikyan; G. S. Pappalardo; W. J. Park; A. Passfeld; C. Pastore; D. I. Patalakha; V. Paticchio; B. Paul; T. Pawlak; T. Peitzmann; H. Pereira Da Costa; E. Pereira De Oliveira Filho; D. Peresunko; C. E. Perez Lara; W. Peryt; A. Pesci; Y. Pestov; P. Petagna; V. Petracek; M. Petran; M. Petris; M. Petrovici; C. Petta; H. Pham; S. Piano; M. Pikna; P. Pillot; O. Pinazza; L. Pinsky; D. B. Piyarathna; M. Ploskon; M. Planinic; J. Pluta; S. Pochybova; P. L. M. Podesta-Lerma; M. G. Poghosyan; E. H. O. Pohjoisaho; B. Polichtchouk; N. Poljak; A. Pop; S. Porteboeuf-Houssais; J. Porter; V. Pospisil; B. Potukuchi; S. K. Prasad; R. Preghenella; F. Prino; M. A. Protsenko; C. A. Pruneau; I. Pshenichnov; G. Puddu; C. Puggioni; V. Punin; J. Putschke; H. Qvigstad; A. Rachevski; S. Raha; J. Rak; A. Rakotozafindrabe; L. Ramello; R. Raniwala; S. Raniwala; S. S. Raesaenen; B. T. Rascanu; J. E. Rasson; D. Rathee; A. W. Rauf; V. Razazi; K. F. Read; J. S. Real; K. Redlich; R. J. Reed; A. Rehman; P. Reichelt; M. Reicher; F. Reidt; R. Renfordt; A. R. Reolon; A. Reshetin; F. Rettig; J-P. Revol; K. Reygers; V. Riabov; R. A. Ricci; Tuva Richert; M. Richter; P. Riedler; W. Riegler; F. Riggi; A. Rivetti; E. Rocco; M. Rodriguez Cahuantzi; A. Rodriguez Manso; K. Roed; E. Rogochaya; S. Rohni; D. Rohr; D. Rohrich; R. Romita; F. Ronchetti; L. Ronflette; P. Rosnet; S. Rossegger; M. J. Rossewij; A. Rossi; S. Roudier; J. Rousset; A. Roy; C. Roy; P. Roy; A. J. Rubio Montero; R. Rui; R. Russo; E. Ryabinkin; Y. Ryabov; A. Rybicki; M. Sacchetti; S. Sadovsky; K. Safarik; B. Sahlmuller; R. Sahoo; P. K. Sahu; J. Saini; C. A. Salgado; J. Salzwedel; S. Sambyal; V. Samsonov; X. Sanchez Castro; F. J. Sanchez Rodriguez; L. Sandor; A. Sandoval; M. Sano; G. Santagati; R. Santoro; D. Sarkar; E. Scapparone; F. Scarlassara; R. P. Scharenberg; C. Schiaua; R. Schicker; J. D. Schipper; C. Schmidt; H. R. Schmidt; S. Schuchmann; J. Schukraft; M. Schulc; T. Schuster; Y. Schutz; K. Schwarz; K. Schweda; G. Scioli; E. Scomparin; P. A. Scott; R. Scott; G. Segato; J. E. Seger; I. Selyuzhenkov; S. Senyukhov; J. Seo; E. Serradilla; A. Sevcenco; I. Sgura; A. Shabetai; G. Shabratova; R. Shahoyan; A. Shangaraev; N. Sharma; S. Sharma; K. Shigaki; K. Shtejer; Y. Sibiriak; S. Siddhanta; T. Siemiarczuk; D. Silvermyr; C. Silvestre; G. Simatovic; R. Singaraju; R. Singh; S. Singha; V. Singhal; B. C. Sinha; T. Sinha; B. Sitar; M. Sitta; T. B. Skaali; K. Skjerdal; R. Smakal; N. Smirnov; R. J. M. Snellings; W. Snoeys; Carsten Sogaard; R. Soltz; J. Song; M. Song; V. Sooden; F. Soramel; S. Sorensen; M. Spacek; J. Spalek; E. Spiriti; I. Sputowska; M. Spyropoulou-Stassinaki; B. K. Srivastava; J. Stachel; I. Stan; G. Stefanek; M. Steinpreis; Evert Stenlund; G. Steyn; J. H. Stiller; D. Stocco; M. Stolpovskiy; P. Strmen; A. A. P. Suaide; M. A. Subieta Vasquez; T. Sugitate; C. Suire; M. Suleymanov; M. Sulji; R. Sultanov; M. Sumbera; X. Sun; T. Susa; T. J. M. Symons; A. Szanto de Toledo; I. Szarka; A. Szczepankiewicz; M. Szymanski; J. Takahashi; M. A. Tangaro; J. D. Tapia Takaki; A. Tarantola Peloni; A. Tarazona Martinez; A. Tauro; G. Tejeda Munoz; A. Telesca; C. Terrevoli; A. Ter Minasyan; J. Thaeder; D. Thomas; R. Tieulent; A. R. Timmins; A. Toia; H. Torii; V. Trubnikov; W. H. Trzaska; T. Tsuji; A. Tumkin; R. Turchetta; R. Turrisi; T. S. Tveter; I. T. Tymchuk; J. Ulery; K. Ullaland; A. Uras; G. L. Usai; M. Vajzer; M. Vala; L. Valencia Palomo; V. Valentino; I. Valin; S. Vallero; P. Vande Vyvre; L. Vannucci; J. Van der Maarel; J. W. Van Hoorne; M. van Leeuwen; A. Vargas; R. Varma; M. Vasileiou; A. Vasiliev; P. Vasta; V. Vechernin; M. Veldhoen; A. Velure; M. Venaruzzo; E. Vercellin; S. Vergara Limon; B. Verlaat; R. Vernet; M. Verweij; L. Vickovic; G. Viesti; J. Viinikainen; Z. Vilakazi; O. Villalobos Baillie; A. Vinogradov; L. Vinogradov; Y. Vinogradov; T. Virgili; Y. P. Viyogi; A. Vodopyanov; M. A. Voelkl; K. Voloshin; S. A. Voloshin; G. Volpe; B. von Haller; I. Vorobyev; D. Vranic; J. Vrlakova; B. Vulpescu; A. Vyushin; B. Wagner; J. Wagner; V. Wagner; M. Wang; Y. Wang; D. Watanabe; M. Weber; J. P. Wessels; U. Westerhoff; J. Wiechula; J. Wikne; M. Wilde; G. Wilk; J. Wilkinson; M. C. S. Williams; B. Windelband; M. Winn; M. Winter; C. Xiang; C. G. Yaldo; Y. Yamaguchi; H. Yang; P. Yang; S. Yang; S. Yano; S. Yasnopolskiy; J. Yi; Z. Yin; I-K. Yoo; I. Yushmanov; V. Zaccolo; C. Zach; A. Zaman; C. Zampolli; S. Zaporozhets; A. Zarochentsev; P. Zavada; N. Zaviyalov; H. Zbroszczyk; I. S. Zgura; M. Zhalov; F. Zhang; H. Zhang; X. Zhang; Y. Zhang; C. Zhao; V. I. Zherebchevsky; D. Zhou; F. Zhou; Y. Zhou; H. Zhu; J. Zhu; J. Zhu; X. Zhu; A. Zichichi; A. Zimmermann; M. B. Zimmermann; G. Zinovjev; Y. Zoccarato; M. Zynovyev; M. Zyzak
• Department/s: Particle and nuclear physics
• Publishing year: 2014
• Language: English
• Publication/Series: Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
• Volume: 41
• Issue: 8
• Links: http://dx.doi.org/10.1088/0954-3899/41/8/087002
• Document type: Journal article
• Publisher: IOP Publishing
• Topic: Subatomic Physics
• Status: Published
• ISBN/ISSN/Other: ISSN: 0954-3899