lunes, 21 de abril de 2014

RÁPIDO SEGUIMIENTO DE PARTÍCULAS EN EL “LHC”

Imagen: Crédito: Claudia Marcelloni, CERN

En el año 2015.  el Gran Colisionador de Hadrones [LHC en inglés]  será reiniciado con el doble de su energía anterior de colisión y una tasa mucho más alta de colisiones de partículas por segundo.
Los científicos han estado preparando sus detectores en espera de la  nueva avalancha de partículas. 
Como parte de esta preparación, un grupo que incluye a los físicos de los laboratorios y universidades en el área de Chicago, están diseñando un nuevo sistema que les permita examinar las colisiones en una forma más rápida nunca antes lograda.

Cuando el Gran Colisionador de Hadrones está en marcha, miles de millones de colisiones de partículas se producen cada segundo. De éstos, sólo unas pocas son del tipo de accesos directos que los científicos están buscando. Estas colisiones de alto impacto convierten grandes cantidades de pura energía en masa, produciendo temporalmente nuevas partículas, como el Bosón de Higgs, permitiendo a los físicos estudiarlas.

Para separar estos raros e interesantes eventos de los miles de millones de colisiones menos emocionantes, los científicos tienden a crear sistemas de procesamiento complejas llamados sistemas desencadenantes. Estos son sistemas de activación que buscan las colisiones más interesantes y las registran para su posterior análisis. Actualmente, una colaboración internacional de científicos adjuntos al experimento ATLAS, están creando una actualización única para su sistema de disparo llamado Fast Tracker, que va a revolucionar la forma en que se clasifican los eventos de colisión. Actualmente, los científicos del Fermilab, Argonne, la Universidad de Illinois y la Universidad de Chicago son los que  fabrican y prueban los prototipos de varias partes de los componentes del ATLAS Fast Tracker.

El becario Postdoctoral John Alison de la Universidad de Chicago, empleó un sistema basado en la misma idea, que el Fast Tracker, el cual funcionó entre 1985 y 2011. Sin embargo, gracias a los avances de la tecnología durante las últimas dos décadas, el nuevo sistema de  ATLAS es aproximadamente 10.000 veces más potente.
Alison dice este nuevo componente del sistema de disparo ayudará a que el detector ATLAS del LHC los maneje en forma actualizada. Incluso podría permitir a los científicos vean cosas que podrían haber pasado por alto durante su primera ejecución.
"En cierto sentido, si cambia el disparo en un experimento del colisionador, lo que realmente cambia es todo el experimento", dice Alison. "Al cambiar la forma en el sistema de disparo, este decide qué eventos son interesantes, y si vamos a ser capaces de hacer preguntas diferentes al buscar las cosas que podríamos haber sido ciegos anteriormente. La próxima carrera del LHC va a ser muy interesante".

“La mayor tasa de colisiones de partículas por segundo prevista para las próximas y futuras ejecuciones del LHC requieren un más potente y exigente sistema de disparo”. dice Yasuyuki Okumura, un becario postdoctoral en la Universidad de Chicago y Fermilab, "El mantenimiento de un disparador eficiente en un entorno de alta luminosidad es increíblemente difícil".
Okumura continúa: "La tecnología utilizada en el sistema ayudará a guiar futuros experimentos de Colisionador de Hadrones de altas energías."

El sistema de gatillo utilizado en el ATLAS durante la primera ejecución del LHC, permitió eliminar las colisiones sin interés en tres etapas. La primera etapa buscó partículas interesantes en el detector, como los muones de altas energías o fotones, o grandes grupos de energía en los calorímetros. Si un conjunto de colisiones aprobó esta primera etapa del sistema de disparo, entonces todos los datos de ese lote pasan al segundo disparo. El segundo y tercer desencadenante entonces corren una serie de algoritmos para reducir gradualmente los datos de aún más colisiones. El Fast Tracker será un paso intermedio entre la primera y la segunda desencadenante.
Al utilizar el procesamiento en forma paralela a una seria de chips del ordenador personalizado del diseño, el Fast Tracker  hará algo que nunca antes había sido posible hacer: Reconstruir simultáneamente las pistas de todas las partículas en todas las regiones del detector.

Alison  comenta: “Los  próximos trabajos del LHC podrían arrojar luz sobre algunas de las preguntas pendientes que dejan a nuestra mejor comprensión la naturaleza de la materia, el modelo estándar de la física de partículas; el verdadero interés en correr dos del LHC es lo desconocido; el Fast Tracker nos dará más flexibilidad para salvar las interesantes señales que todavía no saben que estamos interesados"
Fuente: Fermilab / SLAC / Symmetry (Sarah Charley) 21.04.2014

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