Na een pauze van vijf jaar botsten loodionen op de avond van 26 september bij de Large Hadron Collider (LHC) met een ongekend hoge energie van 5,36 TeV per paar nucleonen (protonen of neutronen) en een botsingspercentage dat zes keer hoger was dan vóór.

De laatste lood-ionenbundel van deze laatste zware-ion-run werd vroeg in de ochtend van 30 oktober gedumpt, na een geforceerde magneet-"quench", uitgevoerd om beter inzicht te krijgen in de hoeveelheid afgezette energie waarbij de LHC-supergeleidende magneten hun supergeleidende kracht verliezen. staat. Dit verbeterde begrip van de LHC-machine zal ertoe bijdragen dat het aantal botsingen met zware ionen in de nabije toekomst verder zal toenemen.

Voor deze langverwachte run op zware ionen maakte het ALICE-experiment, de zware-ionenspecialist van de LHC, naast verbeterde bundelparameters, gebruik van zijn aanzienlijk verbeterde detector met continue uitleeselektronica. Dit betekent dat elke botsing nu kan worden geregistreerd en dus beschikbaar is voor natuurkundige analyse, terwijl in het verleden slechts een fractie van de botsingen kon worden geselecteerd voor opname.

Deze continue uitlezing werd bereikt door de tijdprojectiekamer (TPC)-detector van het experiment te vernieuwen en de uitleeselektronica van alle detectoren te upgraden. Bovendien levert de nieuwe Inner Tracking System (ITS)-detector, die is gebaseerd op zeer granulaire siliciumpixeltechnologie, scherpe beelden van de botsingen met zijn 10 m ² actief siliciumoppervlak en bijna 13 miljard pixels binnen het driedimensionale detectorvolume.

De resulterende dramatische stijging van de datasnelheid werd mogelijk gemaakt door de inzet van een nieuwe computerinfrastructuur voor online gegevensverwerking. Deze infrastructuur omvat een nieuwe dataverwerkingsfabriek die de door het experiment geproduceerde gegevens rechtstreeks naar het datacentrum van CERN stuurt, ongeveer vijf kilometer van ALICE, via een speciale hogesnelheidsglasvezelverbinding die tot stand moest worden gebracht om de toegenomen dataproductie aan te kunnen. tarief.

Tijdens de vijf weken durende run registreerde ALICE ongeveer 12 miljard lood-loodbotsingen – 40 keer meer botsingen dan het totaal dat ALICE registreerde in de voorgaande perioden van dataverzameling met zware ionen, van 2010 tot 2018. De nieuwe dataverwerkingsboerderij, bestaande uit van 2.800 grafische verwerkingseenheden (GPU's) en 50.000 centrale verwerkingseenheid (CPU) kernen, routinematig verwerkte botsingsgegevens met een snelheid van maximaal 770 gigabytes per seconde. Vervolgens werden de gegevens gecomprimeerd tot ongeveer 170 gigabytes per seconde voordat ze naar het datacenter werden verzonden voor opslag op schijf en later, met een beperkte snelheid van 20 gigabytes per seconde, voor opslag op tape voor langdurige bewaring.

De nieuwe dataset – die 47,7 petabytes aan schijfruimte bedraagt ​​en nu wordt geanalyseerd – zal het inzicht van natuurkundigen in quark-gluonplasma vergroten, een toestand van materie waarin quarks en gluonen heel korte tijd vrij rondzwerven voordat ze de samengestelde deeltjes, hadronen genaamd, die ALICE detecteert.

Door het toegenomen aantal geregistreerde botsingen kunnen de ALICE-onderzoekers de temperatuur van het plasma bepalen met behulp van nauwkeurige metingen van thermische straling in de vorm van fotonen en elektronen- en positronenparen. Het maakt het ook mogelijk andere eigenschappen van de bijna perfecte vloeistof met grotere precisie te meten, vooral met behulp van hadronen die zware charme- en schoonheidsquarks bevatten.

Geleverd door CERN