Test beam demonstration of silicon microstrip modules with transverse momentum discrimination for the future CMS tracking detector

Adam, W.; Bergauer, T.; Brondolin, E.; Dragicevic, M.; Friedl, M.; Frühwirth, R.; Hoch, M.; Hrubec, J.; König, A.; Steininger, H.; Treberspurg, W.; Waltenberger, W.; Alderweireldt, S.; Beaumont, W.; Janssen, X.; Lauwers, J.; Mechelen, P. Van; Remortel, N. Van; Spilbeeck, A. Van; Beghin, D.; Brun, H.; Clerbaux, B.; Lentdecker, G. De; Delannoy, H.; Fasanella, G.; Favart, L.; Goldouzian, R.; Grebenyuk, A.; Karapostoli, G.; Lenzi, T.; Léonard, A.; Luetic, J.; Maerschalk, T.; Marinov, A.; Postiau, N.; Randle-Conde, A.; Seva, T.; Vanlaer, P.; Vannerom, D.; Yonamine, R.; Wang, Q.; Yang, Y.; Zenoni, F.; Zhang, F.; Zeid, S. Abu; Blekman, F.; Bruyn, I. De; Clercq, J. De; D'Hondt, J.; Deroover, K.; Lowette, S.; Moortgat, S.; Moreels, L.; Python, Q.; Skovpen, K.; Mulders, P. Van; Parijs, I. Van; Bakhshiansohi, H.; Bondu, O.; Brochet, S.; Bruno, G.; Caudron, A.; Delaere, C.; Delcourt, M.; Visscher, S. De; Francois, B.; Giammanco, A.; Jafari, A.; Jamoulle, J. Cabrera; Jeneret, J. De Favereau De; Komm, M.; Krintiras, G.; Lemaitre, V.; Magitteri, A.; Mertens, A.; Michotte, D.; Musich, M.; Piotrzkowski, K.; Quertenmont, L.; Szilasi, N.; Marono, M. Vidal; Wertz, S.; Beliy, N.; Caebergs, T.; Daubie, E.; Hammad, G. H.; Härkönen, J.; Lampén, T.; Luukka, P.; Peltola, T.; Tuominen, E.; Tuovinen, E.; Eerola, P.; Baulieu, G.; Boudoul, G.; Caponetto, L.; Combaret, C.; Contardo, D.; Dupasquier, T.; Gallbit, G.; Lumb, N.; Mirabito, L.; Perries, S.; Donckt, M. Vander; Viret, S.; Agram, J. -L.; Andrea, J.; Bloch, D.; Bonnin, C.; Brom, J. -M.; Chabert, E.; Chanon, N.; Charles, L.; Conte, E.; Fontaine, J. -Ch.; Gross, L.; Hosselet, J.; Jansova, M.; Tromson, D.; Autermann, C.; Feld, L.; Karpinski, W.; Kiesel, K. M.; Klein, K.; Lipinski, M.; Ostapchuk, A.; Pierschel, G.; Preuten, M.; Rauch, M.; Schael, S.; Schomakers, C.; Schulz, J.; Schwering, G.; Wlochal, M.; Zhukov, V.; Pistone, C.; Fluegge, G.; Kuensken, A.; Pooth, O.; Stahl, A.; Aldaya, M.; Asawatangtrakuldee, C.; Beernaert, K.; Bertsche, D.; Contreras-Campana, C.; Eckerlin, G.; Eckstein, D.; Eichhorn, T.; Gallo, E.; Garcia, J. Garay; Hansen, K.; Haranko, M.; Harb, A.; Hauk, J.; Keaveney, J.; Kalogeropoulos, A.; Kleinwort, C.; Lohmann, W.; Mankel, R.; Maser, H.; Mittag, G.; Muhl, C.; Mussgiller, A.; Pitzl, D.; Reichelt, O.; Savitskyi, M.; Schuetze, P.; Walsh, R.; Zuber, A.; Biskop, H.; Buhmann, P.; Centis-Vignali, M.; Garutti, E.; Haller, J.; Hoffmann, M.; Klanner, R.; Matysek, M.; Perieanu, A.; Scharf, Ch.; Schleper, P.; Schmidt, A.; Schwandt, J.; Sonneveld, J.; Steinbrück, G.; Vormwald, B.; Wellhausen, J.; Abbas, M.; Amstutz, C.; Barvich, T.; Barth, Ch.; Boegelspacher, F.; Boer, W. De; Butz, E.; Casele, M.; Colombo, F.; Dierlamm, A.; Freund, B.; Hartmann, F.; Heindl, S.; Husemann, U.; Kornmeyer, A.; Kudella, S.; Muller, Th.; Printz, M.; Simonis, H. J.; Steck, P.; Weber, M.; Weiler, Th.; Anagnostou, G.; Asenov, P.; Assiouras, P.; Daskalakis, G.; Kyriakis, A.; Loukas, D.; Paspalaki, L.; Siklér, F.; Veszprémi, V.; Bhardwaj, A.; Dalal, R.; Jain, G.; Ranjan, K.; Dutta, S.; Chowdhury, S. Roy; Bakhshiansohl, H.; Behnamian, H.; Khakzad, M.; Naseri, M.; Cariola, P.; Creanza, D.; Palma, M. De; Robertis, G. De; Fiore, L.; Franco, M.; Loddo, F.; Sala, G.; Silvestris, L.; Maggi, G.; My, S.; Selvaggi, G.; Albergo, S.; Costa, S.; Mattia, A. Di; Giordano, F.; Potenza, R.; Saizu, M. A.; Tricomi, A.; Tuve, C.; Barbagli, G.; Brianzi, M.; Ciaranfi, R.; Ciulli, V.; Civinini, C.; D'Alessandro, R.; Focardi, E.; Latino, G.; Lenzi, P.; Meschini, M.; Paoletti, S.; Russo, L.; Scarlini, E.; Sguazzoni, G.; Strom, D.; Viliani, L.; Ferro, F.; Vetere, M. Lo; Robutti, E.; Dinardo, M. E.; Fiorendi, S.; Gennai, S.; Malvezzi, S.; Manzoni, R. A.; Menasce, D.; Moroni, L.; Pedrini, D.; Azzi, P.; Bacchetta, N.; Bisello, D.; Dall'Osso, M.; Pozzobon, N.; Tosi, M.; Canio, F. De; Gaioni, L.; Manghisoni, M.; Nodari, B.; Riceputi, E.; Re, V.; Traversi, G.; Comotti, D.; Ratti, L.; ALUNNI SOLESTIZI, Luisa; Biasini, M.; Bilei, G. M.; Cecchi, C.; Checcucci, B.; Ciangottini, Diego; Fanò, L.; Gentsos, C.; Ionica, M.; Leonardi, Roberto; Manoni, E.; Mantovani, G.; Marconi, S.; Mariani, Valentina; Menichelli, M.; Modak, Atanu; Morozzi, A.; Moscatelli, F.; Passeri, D.; Placidi, P.; Postolache, V.; Rossi, A.; Saha, A.; Santocchia, A.; Storchi, L.; Spiga, D.; Androsov, K.; Azzurri, P.; Arezzini, S.; Bagliesi, G.; Basti, A.; Boccali, T.; Borrello, L.; Bosi, F.; Castaldi, R.; Ciampa, A.; Ciocci, M. A.; Dell'Orso, R.; Donato, S.; Fedi, G.; Giassi, A.; Grippo, M. T.; Ligabue, F.; Lomtadze, T.; Magazzu, G.; Martini, L.; Mazzoni, E.; Messineo, A.; Moggi, A.; Morsani, F.; Palla, F.; Palmonari, F.; Raffaelli, F.; Rizzi, A.; Savoy-Navarro, A.; Spagnolo, P.; Tenchini, R.; Tonelli, G.; Venturi, A.; Verdini, P. G.; Bellan, R.; Costa, M.; Covarelli, R.; Rolo, M. Da Rocha; Demaria, N.; Rivetti, A.; Dellacasa, G.; Mazza, G.; Migliore, E.; Monteil, E.; Pacher, L.; Ravera, F.; Solano, A.; Fernandez, M.; Gomez, G.; Echeverria, R. Jaramillo; Moya, D.; Sanchez, F. J. Gonzalez; Vila, I.; Virto, A. L.; Abbaneo, D.; Ahmed, I.; Albert, E.; Auzinger, G.; Berruti, G.; Bianchi, G.; Blanchot, G.; Bonnaud, J.; Caratelli, A.; Ceresa, D.; Christiansen, J.; Cichy, K.; Daguin, J.; D'Auria, A.; Detraz, S.; Deyrail, D.; Dondelewski, O.; Faccio, F.; Frank, N.; Gadek, T.; Gill, K.; Honma, A.; Hugo, G.; Casas, L. M. Jara; Kaplon, J.; Kornmayer, A.; Kottelat, L.; Kovacs, M.; Krammer, M.; Lenoir, P.; Mannelli, M.; Marchioro, A.; Marconi, S.; Mersi, S.; Martina, S.; Michelis, S.; Moll, M.; Onnela, A.; Orfanelli, S.; Pavis, S.; Peisert, A.; Pernot, J. -F.; Petagna, P.; Petrucciani, G.; Postema, H.; Rose, P.; Tropea, P.; Troska, J.; Tsirou, A.; Vasey, F.; Vichoudis, P.; Verlaat, B.; Zwalinski, L.; Bachmair, F.; Becker, R.; Di Calafiori, D.; Casal, B.; Berger, P.; Djambazov, L.; Donega, M.; Grab, C.; Hits, D.; Hoss, J.; Kasieczka, G.; Lustermann, W.; Mangano, B.; Marionneau, M.; Arbol, P. Martinez Ruiz Del; Masciovecchio, M.; Meinhard, M.; Perozzi, L.; Roeser, U.; Starodumov, A.; Tavolaro, V.; Wallny, R.; Zhu, D.; Amsler, C.; Bösiger, K.; Caminada, L.; Canelli, F.; Chiochia, V.; De Cosa, A.; Galloni, C.; Hreus, T.; Kilminster, B.; Lange, C.; Maier, R.; Ngadiuba, J.; Pinna, D.; Robmann, P.; Taroni, S.; Yang, Y.; Bertl, W.; Deiters, K.; Erdmann, W.; Horisberger, R.; Kaestli, H. -C.; Kotlinski, D.; Langenegger, U.; Meier, B.; Rohe, T.; Streuli, S.; Chen, P. -H.; Dietz, C.; Grundler, U.; Hou, W. -S.; R. -S., Lu; Moya, M.; Cussans, D.; Flacher, H.; Goldstein, J.; Grimes, M.; Jacob, J.; Nasr-Storey, S. Seif El; Cole, J.; Hoad, C.; Hobson, P.; Morton, A.; Reid, I. D.; Auzinger, G.; Bainbridge, R.; Dauncey, P.; Fulcher, J.; Hall, G.; James, T.; Magnan, A. -M.; Pesaresi, M.; Raymond, D. M.; Uchida, K.; Braga, D.; Coughlan, J. A.; Harder, K.; Jones, L.; Ilic, J.; Murray, P.; Prydderch, M.; Tomalin, I. R.; Garabedian, A.; Heintz, U.; Narain, M.; Nelson, J.; Sagir, S.; Speer, T.; Swanson, J.; Tersegno, D.; Watson-Daniels, J.; Chertok, M.; Conway, J.; Conway, R.; Flores, C.; Lander, R.; Pellett, D.; Ricci-Tam, F.; Squires, M.; Thomson, J.; Yohay, R.; Burt, K.; Ellison, J.; Hanson, G.; Olmedo, M.; Si, W.; Yates, B. R.; Gerosa, R.; Sharma, V.; Vartak, A.; Yagil, A.; Porta, G. Zevi Della; Dutta, V.; Gouskos, L.; Incandela, J.; Kyre, S.; Mullin, S.; Qu, H.; White, D.; Dominguez, A.; Bartek, R.; Cumalat, J. P.; Ford, W. T.; Jensen, F.; Johnson, A.; Krohn, M.; Leontsinis, S.; Mulholland, T.; Stenson, K.; Wagner, S. R.; Apresyan, A.; Bolla, G.; Burkett, K.; Butler, J. N.; Cheung, H. W. K.; Chramowicz, J.; Christian, D.; Cooper, W. E.; Deptuch, G.; Derylo, G.; Gingu, C.; Grünendahl, S.; Hasegawa, S.; Hoff, J.; Howell, J.; Hrycyk, M.; Jindariani, S.; Johnson, M.; Kahlid, F.; Lei, C. M.; Lipton, R.; R. Lopes De, Sá; Liu, T.; Los, S.; Matulik, M.; Merkel, P.; Nahn, S.; Prosser, A.; Rivera, R.; Schneider, B.; Sellberg, G.; Shenai, A.; Spiegel, L.; Tran, N.; Uplegger, L.; Voirin, E.; Berry, D. R.; Chen, X.; Ennesser, L.; Evdokimov, A.; Evdokimov, O.; Gerber, C. E.; Hofman, D. J.; Makauda, S.; Mills, C.; Gonzalez, I. D. Sandoval; Alimena, J.; Antonelli, L. J.; Francis, B.; Hart, A.; Hill, C. S.; Parashar, N.; Stupak, J.; Bortoletto, D.; Bubna, M.; Hinton, N.; Jones, M.; Miller, D. H.; Shi, X.; Tan, P.; Baringer, P.; Bean, A.; Khalil, S.; Kropivnitskaya, A.; Majumder, D.; Wilson, G.; Ivanov, A.; Mendis, R.; Mitchell, T.; Skhirtladze, N.; Taylor, R.; Anderson, I.; Fehling, D.; Gritsan, A.; Maksimovic, P.; Martin, C.; Nash, K.; Osherson, M.; Swartz, M.; Xiao, M.; Acosta, J. G.; Cremaldi, L. M.; Oliveros, S.; Perera, L.; Summers, D.; Bloom, K.; Claes, D. R.; Fangmeier, C.; Suarez, R. Gonzalez; Monroy, J.; Siado, J.; Hahn, K.; Sevova, S.; Sung, K.; Trovato, M.; Bartz, E.; Gershtein, Y.; Halkiadakis, E.; Kyriacou, S.; Lath, A.; Nash, K.; Osherson, M.; Schnetzer, S.; Stone, R.; Walker, M.; Malik, S.; Norberg, S.; Vargas, J. E. Ramirez; Alyari, M.; Dolen, J.; Godshalk, A.; Harrington, C.; Iashvili, I.; Kharchilava, A.; Nguyen, D.; Parker, A.; Rappoccio, S.; Roozbahani, B.; Alexander, J.; Chaves, J.; Chu, J.; Dittmer, S.; Mcdermott, K.; Mirman, N.; Rinkevicius, A.; Ryd, A.; Salvati, E.; Skinnari, L.; Soffi, L.; Tao, Z.; Thom, J.; Tucker, J.; Zientek, M.; Akgün, B.; Ecklund, K. M.; Kilpatrick, M.; Nussbaum, T.; Zabel, J.; Betchart, B.; Covarelli, R.; Demina, R.; Hindrichs, O.; Petrillo, G.; Eusebi, R.; Patel, R.; Perloff, A.; Ulmer, K. A.; Delannoy, A. G.; D'Angelo, P.; Johns, W.

doi:10.1088/1748-0221/13/03/P03003

A new CMS Tracker is under development for operation at the High Luminosity LHC from 2026 onwards. It includes an outer tracker based on dedicated modules that will reconstruct shorttracksegments, calledstubs, usingspatiallycoincidentclustersintwocloselyspacedsilicon sensorlayers. Thesemodulesallowtherejectionoflowtransversemomentumtrackhitsandreduce thedatavolumebeforetransmissiontotheﬁrstleveltrigger. Theinclusionoftrackinginformation in the trigger decision is essential to limit the ﬁrst level trigger accept rate. A customized frontend readout chip, the CMS Binary Chip (CBC), containing stub ﬁnding logic has been designed for this purpose. A prototype module, equipped with the CBC chip, has been constructed and operated for the ﬁrst time in a 4GeV/c positron beam at DESY. The behaviour of the stub ﬁnding was studied for diﬀerent angles of beam incidence on a module, which allows an estimate of the sensitivitytotransversemomentumwithinthefutureCMSdetector. Asharptransversemomentum thresholdaround2GeV/c wasdemonstrated,whichmeetstherequirementtorejectalargefraction of low momentum tracks present in the LHC environment on-detector. This is the ﬁrst realistic demonstration of a silicon tracking module that is able to select data, based on the particle’s transverse momentum, for use in a ﬁrst level trigger at the LHC. The results from this test are describedhere.