ALICE registrerer omkring 12 milliarder tunge-ion-kollisioner

Efter fem års pause kolliderede blyioner om aftenen den 26. september ved Large Hadron Collider (LHC) med en hidtil uset høj energi på 5,36 TeV pr. par nukleoner (protoner eller neutroner) og en kollisionshastighed seks gange højere end før.

Den sidste bly-ion-stråle fra denne seneste tunge-ion-kørsel blev dumpet tidligt om morgenen den 30. oktober, efter en tvungen magnet "quench", udført for bedre at forstå mængden af ​​aflejret energi, hvorved de LHC superledende magneter mister deres superledende stat. Denne forbedrede forståelse af LHC-maskinen vil hjælpe med at øge antallet af tunge ion-kollisioner yderligere i den nærmeste fremtid.

Til dette længe ventede løb med tunge ioner, sammen med forbedrede stråleparametre, gjorde ALICE-eksperimentet - LHC's tunge ion-specialist - brug af sin betydeligt opgraderede detektor med kontinuerlig udlæsningselektronik. Det betyder, at hver eneste kollision nu kan registreres og dermed er tilgængelig for fysikanalyse, hvorimod der tidligere kun kunne vælges en brøkdel af kollisioner til registrering.

Denne kontinuerlige udlæsning blev opnået ved at forny eksperimentets tidsprojektionskammer (TPC) detektor og opgradere udlæsningselektronikken for alle detektorerne. Derudover giver den nye indre sporingssystem (ITS) detektor, som er baseret på meget granulær siliciumpixelteknologi, skarpe billeder af kollisionerne med sine 10 m ² aktivt siliciumareal og næsten 13 milliarder pixels inden for det tredimensionelle detektorvolumen.

Den resulterende dramatiske stigning i datahastigheden blev lettet af implementeringen af ​​en ny computerinfrastruktur til online databehandling. Denne infrastruktur inkluderer en ny databehandlingsfarm, der sender data produceret af eksperimentet direkte til CERNs datacenter, der ligger omkring fem kilometer fra ALICE, gennem en dedikeret højhastigheds optisk fiberforbindelse, der skulle etableres for at klare de øgede data sats.

I løbet af de fem ugers løbetid registrerede ALICE omkring 12 milliarder bly-bly-kollisioner - 40 gange flere kollisioner end det samlede antal registrerede af ALICE i de tidligere perioder med dataoptagelser med tunge ioner, fra 2010 til 2018. Den nye databehandlingsfarm, der består af af 2.800 grafikprocessorenheder (GPU'er) og 50.000 centralprocessorenheder (CPU) kerner, rutinemæssigt fordøjede kollisionsdata med en hastighed på op til 770 gigabyte i sekundet. Den komprimerede derefter dataene til omkring 170 gigabyte pr. sekund, før de sendte dem til datacentret til lagring på disk og senere, med en begrænset hastighed på 20 gigabyte pr. sekund, til lagring på bånd til langtidsbevaring.

Det friske datasæt – som beløber sig til 47,7 petabyte diskplads og nu bliver analyseret – vil fremme fysikernes forståelse af kvark-gluon-plasma, en stoftilstand, hvor kvarker og gluoner strejfer frit rundt i meget kort tid, før de danner sammensatte partikler kaldet hadroner, som ALICE registrerer.

Det øgede antal registrerede kollisioner vil give ALICE-forskerne mulighed for at bestemme plasmatemperaturen ved hjælp af præcise målinger af termisk stråling i form af fotoner og par af elektroner og positroner. Det vil også gøre det muligt at måle andre egenskaber af den næsten perfekte væske med større præcision, især ved brug af hadroner, der indeholder tunge charme- og skønhedskvarker.

Leveret af CERN