Næste generations triggere til CERN-detektorer

Eksperimenterne på Large Hadron Collider (LHC) kræver højtydende hændelsesudvælgelsessystemer - kendt som "triggere" i partikelfysik - for at filtrere datastrømmen til håndterbare niveauer. Triggerne udvælger hændelser med kendetegn, såsom interaktioner eller kollisioner af partikler, der er registreret i partikeldetektorer, og gør dem tilgængelige for fysikanalyser. På få sekunder kan det komplekse system afgøre, om informationen om en given kollisionshændelse er værd at beholde eller ej.

ATLAS- og CMS-eksperimenterne bruger triggere på to niveauer. Den første trigger kører synkront med hastigheden af ​​partikelbunker, der kolliderer i detektorerne, og beslutter på mindre end 10 mikrosekunder, hvilke data der skal beholdes. Hændelser, der passerer udløseren på første niveau, går videre til den anden udløser på højt niveau for yderligere valg. De udvalgte hændelser sendes derefter til CERN Data Center, hvor dataene kopieres, lagres og til sidst gøres tilgængelige for videnskabsfolk over hele verden til dataanalyse.

Som forberedelse til High-Luminosity LHC (HL-LHC) bliver ATLAS- og CMS-detektorerne opgraderet med finere rumlig og timing-granularitet, hvilket vil resultere i flere data for hver kollision. Princippet er det samme som at tage et billede med et kamera med flere pixels:den resulterende fil bliver større, fordi billedet indeholder flere detaljer, og billedet vil være af højere kvalitet. For at forberede sig på den dataflod, der forventes, når LHC går ind i æraen med høj lysstyrke, er forskerne nødt til at udvikle nye strategier for mere sofistikeret begivenhedsbehandling og -udvælgelse.

Hovedformålet med det femårige Next-Generation Triggers (NextGen)-projekt er at få mere fysikinformation ud af HL-LHC-dataene. Håbet er at afdække endnu usynlige fænomener ved mere effektivt at udvælge interessante fysikbegivenheder og samtidig afvise baggrundsstøj. Forskere vil gøre brug af neurale netværksoptimering, kvanteinspirerede algoritmer, højtydende computing og field-programmable gate array (FPGA) teknikker til at forbedre den teoretiske modellering og optimere deres værktøjer i søgningen efter ultra-sjældne hændelser.

Grundlaget for NextGen-projektet blev lagt i 2022, da en gruppe private donorer, herunder tidligere Google-chef Eric Schmidt, besøgte CERN. Dette første inspirerende besøg udviklede sig til sidst til en aftale med Eric og Wendy Schmidt Fund for Strategic Innovation, godkendt af CERN Council i oktober 2023, for at finansiere et projekt, der ville bane vejen for de fremtidige triggersystemer på HL-LHC og videre. :NextGen blev født.

NextGen vil samarbejde med eksperter i den akademiske verden og industrien. Arbejdet bygger på principperne om åben videnskab og videndeling, der er indlejret i CERNs institutionelle styring og modus operandi. Projektet inkluderer en arbejdspakke dedikeret til uddannelse og outreach, et unikt tværfagligt træningsprogram for NextGen-forskere og målrettede arrangementer og konferencer for det bredere samfund af forskere, der er interesseret i området. Den intellektuelle ejendom, der genereres som en del af NextGen Triggers-projektet, ejet af CERN, vil blive frigivet og delt under åbne licenser i overensstemmelse med CERN's Open Science Policy.

NextGen Triggers-projektet vil markere et nyt kapitel i højenergifysik, ved at udnytte opgraderede hændelsesudvælgelsessystemer og databehandlingsteknikker til at låse op for en verden af ​​opdagelser.

Leveret af CERN