ATLAS 실험, CERN, 제네바, 스위스

ATLAS (Toroidal LHC ApparatuS)는 스위스의 CERN (유럽 원자력 연구기구)의 입자 가속기 인 LHC (Large Hadron Collider)에서 생성 된 7 개의 입자 검출기 실험 중 하나입니다. 이 실험은 LHC에서 사용 가능한 전례없는 에너지를 활용하고 이전의 저에너지 가속기를 사용하여 관찰 할 수 없었던 거대한 입자를 포함하는 현상을 관찰하도록 설계되었습니다. ATLAS는 2012 년 7 월에 Higgs 보손 발견과 관련된 두 가지 LHC 실험 중 하나였습니다. 또한 표준 모델을 뛰어 넘는 입자 물리 이론에 대한 증거를 찾고자했습니다.

ATLAS 탐지기는 길이 46 미터, 지름 25 미터, 무게 약 7,000 톤입니다. 그것은 3000 킬로미터의 케이블을 포함하고 있습니다. 이 실험은 38 개국 175 개 기관의 약 3,000 명의 물리학 자의 협력으로 이루어졌습니다. 이 프로젝트는 2009 년부터 2013 년까지 Peter Jenni가 처음 15 년 동안 주도했으며 Fabiola Gianotti가 이끌었고 2013 년부터 2017 년까지 David Charlton이, 그리고 이후 Karl Jakobs가 이끌었습니다.

CERN
CERN (Conseil européen pour la recherche nucléaire라는 이름에서 파생 됨)이라고 알려진 유럽 핵 연구기구 (European Organization for Nuclear Research)는 세계 최대의 입자 물리 연구소를 운영하는 유럽 연구 기관입니다. 1954 년에 설립 된이 조직은 프랑코 – 스위스 국경에 위치한 제네바 북서쪽 교외 지역에 위치하고 있으며 23 개 회원국이 있습니다. 이스라엘은 완전한 회원 자격을 부여받은 유일한 비 유럽 국가입니다. CERN은 공식 유엔 옵서버입니다.

약어 CERN은 2016 년에 2,500 명의 과학, 기술 및 행정 직원이 근무하고 약 12,000 명의 사용자를 수용하는 연구소를 지칭하기 위해 사용됩니다. 같은 해 CERN은 49 페타 바이트의 데이터를 생성했습니다.

CERN의 주요 기능은 고 에너지 물리학 연구에 필요한 입자 가속기 및 기타 인프라를 제공하는 것입니다. 그 결과 국제 협력을 통해 CERN에서 수많은 실험이 수행되었습니다. Meyrin의 메인 사이트에는 대형 컴퓨팅 시설이 있으며,이 시설은 실험 데이터를 저장 및 분석하고 이벤트를 시뮬레이션하는 데 주로 사용됩니다. 연구원은 이러한 시설에 대한 원격 액세스가 필요하기 때문에 실험실은 역사적으로 주요 광역 네트워크 허브였습니다. CERN은 또한 World Wide Web의 발상지이기도합니다.

아틀라스
초기 형태의 입자 가속기 인 최초의 사이클로트론은 Ernest O. Lawrence가 1931 년에 수 센티미터의 반지름과 1 메가 전자 볼트 (MeV)의 입자 에너지로 지어졌습니다. 그 이후 가속기는 점점 더 많은 질량을 가진 새로운 입자를 생산하려는 노력에서 엄청나게 성장했습니다. 촉진제가 성장함에 따라 연구에 사용될 수있는 알려진 입자 목록도 있습니다. 오늘날 이용 가능한 입자 상호 작용의 가장 포괄적 인 모델을 입자 물리학의 표준 모델이라고합니다.

ATLAS와 CMS 실험에 의해 현재 발견 된 Higgs 보손을 제외하고, 모델에 의해 예측 된 모든 입자는 이전의 실험에 의해 관찰되었다. 표준 모델은 쿼크, 전자 및 중성미자가 존재할 것으로 예측하지만, 왜 입자들의 질량이 크기 순서가 다른지 설명하지 못합니다. 이로 인해, 많은 입자 물리 학자들은 표준 모델이 테리 볼트 (Teae) 볼트 또는 그 이상의 에너지에서 분해 될 가능성이 있다고 믿습니다. 그러한 표준 모델 물리학을 넘어서는 경우, 지금까지 탐색 된 에너지에서 표준 모델과 동일한 새로운 모델을 개발하여 고 에너지에서 입자 물리학을 기술 할 수 있습니다. 현재 제안 된 이론의 대부분은 새로운 고 질량 입자를 예측하며, 그 중 일부는 ATLAS에서 관찰 할 수있을만큼 가볍습니다.

ATLAS는 범용 검출기로 설계되었습니다. Large Hadron Collider에 의해 생성 된 양성자 빔이 검출기의 중심에서 상호 작용할 때, 광범위한 에너지 범위를 갖는 다양한 입자가 생성됩니다. 특정 물리적 공정에 초점을 맞추기보다는 ATLAS는 가능한 가장 광범위한 신호 범위를 측정하도록 설계되었습니다. 이는 새로운 물리적 프로세스 나 입자가 어떤 형태로든 취할 수 있도록 ATLAS가이를 감지하고 속성을 측정 할 수 있도록하기위한 것입니다. Tevatron과 Large Electron-Positron Collider와 같은 이전 충돌기의 실험은 유사한 철학에 기초하여 설계되었습니다. 그러나 전례없는 에너지와 극도로 높은 충돌 속도의 대형 Hadron Collider의 고유 한 과제는 ATLAS가 이전 실험보다 훨씬 더 크고 복잡해야합니다.

원주 27 킬로미터에서 LHC (Large Hadron Collider)는 두 개의 양성자 빔을 충돌 시키며 각 양성자는 최대 6.5 TeV의 에너지를 전달합니다. 입자가 존재하면 현재 알려진 입자보다 훨씬 큰 입자를 생성 할 수 있습니다. ATLAS는 이들 입자, 즉 질량, 운동량, 에너지, 수명, 전하 및 핵 스핀을 검출하도록 설계되었습니다. 입자 빔이 충돌하는 상호 작용 지점에서 생성 된 모든 입자를 식별하기 위해 감지기는 여러 유형의 감지기로 구성된 레이어로 설계되며 각각의 유형은 특정 유형의 입자를 관찰하도록 설계되었습니다. 입자가 검출기의 각 층에 남는 다른 흔적은 효과적인 입자 식별과 에너지 및 운동량의 정확한 측정을 허용합니다. 가속기에 의해 생성 된 입자의 에너지가 증가함에 따라 가속기에 부착 된 검출기는 더 높은 에너지의 입자를 효과적으로 측정하고 정지시키기 위해 성장해야합니다. 2017 년 현재 ATLAS는 입자 충돌 장치에서 제작 된 가장 큰 탐지기입니다.

물리학 프로그램
ATLAS는 LHC의 활발한 충돌에서 탐지 될 수있는 여러 가지 유형의 물리학을 조사합니다. 이 중 일부는 표준 모델의 확인 또는 개선 된 측정이며 다른 많은 것은 새로운 물리적 이론에 대한 단서가 될 수 있습니다.

ATLAS의 가장 중요한 목표 중 하나는 힉스 보슨 (Higgs boson)이라는 표준 모델의 누락 된 부분을 조사하는 것이 었습니다. Higgs boson을 포함하는 Higgs 메커니즘은 기본 입자에 질량을 제공하여 광자를 무자비하게 남겨두고 W와 Z bosons 질량을 제공함으로써 약한 힘과 전자기학 간의 차이를 유도합니다. 2012 년 7 월 4 일, ATLAS는 CMS와 함께 LHC에서 자매 실험을하면서 Higgs 보존과 일치하는 입자가 5 시그마의 신뢰 수준에서 125의 GeV 또는 133 배의 질량으로 존재한다는 증거를보고했습니다 양성자 질량. 이 새로운 “Higgs-like”입자는 두 개의 광자로의 부식과 네 개의 렙톤으로의 부식으로 검출되었습니다. 2013 년 3 월 CERN은 업데이트 된 ATLAS 및 CMS 결과에 비추어 새로운 입자가 실제로 Higgs 보손이라고 발표했습니다. 실험은 또한 입자의 성질뿐만 아니라 다른 입자와 상호 작용하는 방식이 스핀 0과 양의 패리티를 가질 것으로 기대되는 Higgs 보존의 특성과 잘 일치 함을 보여줄 수있었습니다. 2015 년과 2016 년에 수집 된 입자 및 데이터의 더 많은 특성에 대한 분석은 이것을 더욱 확인했습니다. 2013 년에는 Higgs 표준 모델 인 Peter Higgs와 François Englert의 존재를 예측 한 이론 물리학 자 두 명이 노벨 물리학상을 수상했습니다.

CP 위반으로 알려진 물질과 반물질의 행동 사이의 비대칭도 조사 중이다. BaBar 및 Belle과 같은 CP 위반 측정에 사용 된 최근 실험은 우주에서 탐지 가능한 반물질이 없음을 설명하기 위해 표준 모델에서 충분한 CP 위반을 감지하지 못했습니다. 물리학의 새로운 모델이이 문제에 대한 불만을 해소하여 추가 CP 위반을 초래할 수도 있습니다. 이러한 모델을 뒷받침하는 증거는 새로운 입자의 생성에 의해 직접적으로 또는 B- 및 D- 중간자의 특성의 측정에 의해 간접적으로 검출 될 수있다. LHCb는 B- 중간자에 대한 LHC 실험으로 후자에 더 적합 할 수 있습니다.

1995 년 Fermilab에서 발견 된 top quark의 성질은 지금까지 단지 대략 측정되었다. LHC는 엄청난 수의 탑 쿼크를 생성하여 ATLAS가 다른 입자와의 질량 및 상호 작용을보다 정확하게 측정 할 수있게 해줍니다. 이러한 측정은 새로운 물리학을 가리키는 불일치를 드러내는 가능성을 통해 표준 모델의 세부 사항에 간접적 인 정보를 제공합니다. 유사한 정밀도 측정은 다른 알려진 입자에 대해서도 이루어질 것입니다. 예를 들어, ATLAS는 결국 이전에 달성 된 것보다 두 배의 W 보손 질량을 최종적으로 측정 할 수 있습니다.

현재 많은 연구의 주제 인 한 이론은 supersymmetry입니다. Supersymmetry는 게이지 이론 내의 계층 구조 문제와 같은 이론 물리학의 여러 문제를 잠재적으로 해결할 수 있으며 거의 ​​모든 문자열 이론 모델에 존재합니다. supersymmetry의 모델은 새로운 거대한 입자를 포함합니다. 많은 경우에 이러한 물질은 고 에너지 쿼크와 안정한 중질 입자로 붕괴되어 보통 물질과는 상호 작용할 가능성이 거의 없습니다. 안정한 입자는 탐지기에서 빠져 나와 하나 이상의 고 에너지 쿼크 제트와 많은 양의 “누락 된”운동량을 신호로 남깁니다. Kaluza-Klein 이론에서와 같이 다른 가설적인 거대한 입자들도 유사한 서명을 남길 수 있지만, 그들의 발견은 표준 모델을 뛰어 넘는 물리학이 있음을 분명히 나타낼 것입니다.

미세한 블랙홀
ADD 모델을 기반으로 한 몇 가지 가설은 큰 추가 차원을 포함하며 마이크로 블랙홀이 LHC에 의해 형성 될 수 있음을 예측합니다. 이들은 호킹 복사 (Hawking radiation)에 의해 즉각적으로 붕괴되어 표준 모델의 모든 입자를 동일한 수로 생성하고 ATLAS 검출기에서 명확한 서명을 남깁니다.

구성 요소
ATLAS 탐지기는 LHC에서 양성자 빔이 충돌하는 상호 작용 지점을 중심으로 점점 더 큰 동심원의 실린더로 구성됩니다. 그것은 네 가지 주요 부분으로 나눌 수 있습니다 : 내면 감지기, 칼로리 미터, 뮤온 분광계 및 자석 시스템. 이들 각각은 여러 층으로 구성됩니다. 탐지기는 상호 보완 적입니다. 내부 탐지기가 입자를 정밀하게 추적하고 칼로리 미터가 쉽게 멈추는 입자의 에너지를 측정하며 뮤온 시스템은 고도로 투과 된 뮤온을 추가로 측정합니다. 두 개의 자석 시스템은 내부 탐지기와 뮤온 분광계에서 하전 된 입자를 구부려 측정 값을 측정합니다.

직접 발견 될 수없는 유일하게 확립 된 안정한 입자는 중성미자이다. 그 존재는 검출 된 입자들 사이의 운동량 불균형을 측정함으로써 추론된다. 이것이 작동하려면 검출기가 “밀폐형”이어야합니다. 즉, 사각 지대없이 생성 된 모든 비 중성선을 감지해야 함을 의미합니다. 양성자 빔을 둘러싸고있는 높은 방사선 영역에서 검출기 성능을 유지하는 것은 중요한 엔지니어링 과제입니다.

내부 탐지기
내부 탐지기는 양성자 빔 축으로부터 수 센티미터에서 시작하여 1.2 미터 반경까지 확장되며 빔 파이프를 따라 길이가 6.2 미터입니다. 그것의 기본적인 기능은 이산 점에서 물질과의 상호 작용을 탐지하여 하전 된 입자를 추적하여 입자의 유형과 그 운동량에 대한 자세한 정보를 나타냅니다. 전체 내부 탐지기를 감싸는 자기장은 하전 입자를 곡선으로 만듭니다. 곡선의 방향은 입자의 전하를 드러내고 곡률의 정도는 그 운동량을 드러낸다. 트랙의 시작점은 입자를 식별하는 데 유용한 정보를 제공합니다. 예를 들어, 트랙 그룹이 원래의 양성자 – 양성자 충돌 이외의 지점에서 시작된 것으로 보이는 경우, 이는 입자가 아래쪽 쿼크가있는 막대 그래프의 붕괴에서 나온 신호일 수 있습니다 (b- 태깅 참조). 내부 탐지기는 아래에 설명 된 세 부분으로 구성됩니다.

검출기의 가장 안쪽 부분 인 픽셀 감지기는 각 엔드 캡에 3 개의 동심원 층과 3 개의 디스크를 포함하며 총 길이는 2cm x 6cm 인 총 1,744 개의 모듈을 포함합니다. 검출 물질은 250μm 두께의 실리콘입니다. 각 모듈은 16 개의 판독 칩 및 기타 전자 부품을 포함합니다. 읽을 수있는 가장 작은 단위는 픽셀 (50 x 400 마이크로 미터)입니다. 모듈 당 약 47,000 픽셀이 있습니다. 미세한 픽셀 크기는 상호 작용 지점에 매우 가까운 매우 정밀한 추적을 위해 설계되었습니다. 전체적으로 Pixel Detector는 8 천만 개 이상의 판독 채널을 가지고 있으며 전체 실험의 전체 판독 채널의 약 50 %를 차지합니다. 그러한 많은 수의 계산은 상당한 설계 및 엔지니어링 문제를 야기했습니다. 또 하나의 과제는 픽셀 감지기가 상호 작용점에 근접하여 노출 된 방사선이었습니다. 상당한 노출 후에도 계속 작동하려면 모든 구성 요소를 방사선 경화해야했습니다.

세미 컨덕터 트래커 (SCT)는 내부 감지기의 중간 구성품입니다. 그것은 개념과 기능면에서 Pixel Detector와 비슷하지만 작은 픽셀보다 길고 좁은 스트립을 사용하므로 더 큰 영역을 실제로 적용 할 수 있습니다. 각 스트립은 80 마이크로 미터를 12 센티미터 측정합니다. SCT는 빔에 수직 인 평면에서 기본 추적을위한 내부 탐지기에서 가장 중요한 부분입니다. 픽셀 검출기보다 훨씬 더 큰 영역에서 입자를 측정하고 더 많은 표본 지점과 대략 1 차원의 정확도를 갖기 때문입니다 . 그것은 실리콘 스트립으로 된 4 개의 이중 층으로 구성되어 있으며 총 630 만 개의 판독 채널과 총 61 평방 미터의 면적을 가지고 있습니다.

TRT (Transition Radiation Tracker)는 내부 탐지기의 가장 바깥 쪽 구성 요소로 스트로 트랙커와 전환 방사선 검출기가 결합 된 것입니다. 감지 요소는 직경이 4 밀리미터이고 길이가 144 센티미터에 이르는 표류 튜브 (빨대)입니다. 트랙 위치 측정 (위치 분해능)의 불확실성은 약 200 마이크로 미터입니다. 이것은 다른 두 탐지기의 정확도만큼 정확하지는 않지만 더 큰 볼륨을 덮는 비용을 줄이고 전이 방사선 탐지 기능을 갖추는 것이 필요했습니다. 각 빨대는 하전 된 입자가 통과 할 때 이온화되는 가스로 채워진다. 빨대는 약 -1,500 V로 유지되어 음이온을 각 짚의 중심 아래로가는 선으로 유도하여 전선에서 전류 펄스 (신호)를 생성합니다. 신호가있는 전선은 파티클의 경로를 결정할 수있는 ‘히트’빨대 패턴을 만듭니다. 빨대 사이에서 굴절률이 광범위하게 변화하는 물질은 매우 상대적인 하전 된 입자로 인해 전이 복사를 생성하고 일부 빨대에는 훨씬 강한 신호를 남깁니다. 크세논과 아르곤 가스는 신호가 강한 빨대의 수를 늘리는 데 사용됩니다. 전이 방사선의 양은 상대 속도가 매우 빠른 입자 (빛의 속도에 매우 가까운 속도를 갖는 입자)가 가장 크고 특정 에너지의 입자가 더 빠를수록 가볍기 때문에 신호가 매우 많은 입자 경로는 가장 가벼운 하전 입자 인 전자와 그 반대 입자, 양전자에 속하는 것으로 밝혀졌습니다. TRT에는 총 298,000 개의 빨대가 있습니다.

열량계
열량계는 내부 감지기를 감싸는 솔레노이드 자석 외부에 있습니다. 그들의 목적은 입자를 흡수하여 에너지를 측정하는 것입니다. 두 가지 기본 칼로리 미터 시스템이 있습니다 : 내부 전자 칼로리 미터와 외부 해리 칼로리 미터. 둘 다 샘플링 열량계입니다. 즉, 고밀도 금속에서 에너지를 흡수하고 주기적으로 입자 샤워의 모양을 샘플링하여이 측정에서 원래 입자의 에너지를 추론합니다.

전자기 (EM) 열량계는 대전 입자 및 광자를 포함하여 전자 기적으로 상호 작용하는 입자로부터 에너지를 흡수합니다. 그것은 흡수 된 에너지의 양과 증착 된 에너지의 정확한 위치 모두에서 고정밀도를 갖는다. 입자의 궤적과 검출기의 빔 축 (또는 더 정확하게 pseudorapidity)과 수직 평면 내의 각도 사이의 각도는 모두 약 0.025 라디안 이내로 측정됩니다. 배럴 EM 칼로리 미터에는 아코디언 모양의 전극이 있으며 에너지 흡수 재료는 납과 스테인레스 스틸로 액체 아르곤을 샘플링 재료로 사용하며이를 충분히 냉각시키기 위해 EM 칼로리 미터 주변에 저온 유지 장치가 필요합니다.

hadron 열량계는 EM 열량계를 통과하는 입자로부터 에너지를 흡수하지만 강한 힘을 통해 상호 작용합니다. 이 입자들은 주로 핵돌이다. 에너지 크기와 위치 파악 모두에서 덜 정확합니다 (약 0.1 라디안 이내에서만). 에너지 흡수 재료는 강철이며, 증착 된 에너지를 샘플링하는 신틸레이션 타일이 있습니다. 열량계의 많은 기능은 비용 효율성을 고려하여 선택됩니다. 장비는 크고 방대한 양의 건축 자재로 이루어져 있습니다. 열량계의 주요 부분 인 타일 칼로리 미터는 직경이 8 미터이고 빔 축을 따라 12 미터를 덮습니다. 해리 열량계의 먼 부분은 순방향 열량계의 저온 유지 장치 내에 포함되어 있으며 액체 아르곤도 사용하고 구리와 텅스텐은 흡수 장치로 사용됩니다.

뮤온 분광계
Muon Spectrometer는 (1) 3 개의 토로 이달 자석에 의해 제공되는 자기장, (2) 높은 공간 정밀도로 나가는 뮤온의 트랙을 측정하는 1200 개의 챔버 세트, (3) 정확한 시간 해상도를 가진 일련의 트리거링 챔버. 이 부 검출기의 범위는 검출기의 최대 반경 (11m)까지 열량계에 가까운 4.25m 반경에서 시작됩니다. 이 엄청난 크기는 muon spectrometer에 도달하기 전에 검출기의 다른 모든 요소를 ​​먼저 통과하는 muon의 운동량을 정확하게 측정하는 데 필요합니다. 그것은 100 % GeV의 3 % 정확도와 10 % 정확도의 1 TeV muons의 운동량을 독립형으로 측정하도록 설계되었습니다. 하나 이상의 뮤온이 감지되면 많은 흥미로운 물리적 과정이 관찰 될 수 있고 사건의 입자의 총 에너지가 측정 될 수 없기 때문에 그러한 큰 장비를 함께 모으는 것이 중요했습니다 뮤온이 무시 당하면 그것은 다른 자기장 구성, 낮은 공간 정밀도 및 훨씬 더 큰 볼륨 임에도 불구하고 그들의 운동량을 측정 할 수 있도록 muons가 휘어지는 내부 탐지기와 유사하게 기능합니다. 또한 단순히 뮤온을 식별하는 기능도 수행합니다. 다른 유형의 입자는 칼로리 미터를 통과하여 Muon Spectrometer에 신호를 남길 것으로 예상됩니다. 대략 100 만개의 판독 채널을 가지고 있으며 감지기의 층은 총 12,000 평방 미터입니다.

자석 시스템
ATLAS 검출기는 두 개의 대형 초전도 자석 시스템을 사용하여 대전 된 입자를 구부려 그들의 모멘텀을 측정 할 수 있습니다. 이 구부림은 속도에 비례하는 로렌츠 힘에 의한 것입니다. LHC의 양성자 충돌에서 생성 된 모든 입자는 빛의 속도에 매우 가깝게 이동하기 때문에 서로 다른 모멘트의 입자에 대한 힘은 동일합니다. (상대성 이론에서 운동량은 속도에서의 속도에 선형 비례하지 않습니다.) 따라서 높은 운동량 입자는 거의 곡선을 그리지 않지만 낮은 운동량 입자는 크게 곡선을 이룹니다. 곡률의 양이 정량화 될 수 있고 입자 모멘텀이이 값으로부터 결정될 수있다.

내부 솔레노이드는 내부 감지기를 감싸는 2 개의 테슬라 자기장을 생성합니다. 이 높은 자기장은 매우 정력적인 입자조차도 운동량을 결정할 수있을 정도로 커브를 만들 수 있으며, 거의 균일 한 방향과 강도로 측정을 매우 정확하게 할 수 있습니다. 약 400 MeV 이하의 모멘트를 가진 입자는 너무 강하게 구부러져 필드에서 반복적으로 반복되고 측정되지 않을 가능성이 높습니다. 그러나이 에너지는 각 양성자 충돌에서 방출 된 여러 TeV 에너지와 비교할 때 매우 작습니다.

외부 토 로이드 자기장은 8 개의 매우 큰 대기 코어 초전도 배럴 루프와 2 개의 엔드 캡 공기 토 로이드 자석에 의해 생성되며, 모두 열량계 외부와 뮤온 시스템 내에 위치합니다. 이 자기장은 길이 26 미터, 지름 20 미터의 영역에서 확장되며 1.6 기가 줄의 에너지를 저장합니다. 충분한 크기의 솔레노이드 마그네트가 제조 비용이 엄청나게 비싸기 때문에 자장이 일정하지 않습니다. 그것은 2와 8 Teslameters 사이에 다릅니다.

감지기 성능
위의 모든 탐지기의 설치는 2008 년 8 월에 끝났습니다. 탐지기는 첫 번째 양성자 충돌 이전에 2008 년 가을과 2009 년 가을 사이에 발생한 자석 수리 중 수백만 개의 우주선을 수집했습니다. 검출기는 100 %에 가까운 효율로 작동하고 설계 값에 매우 근접한 성능 특성을 제공합니다.

전방 탐지기
ATLAS 감지기는 전방 영역의 감지기 세트로 보완됩니다. 이러한 감지기는 상호 작용 지점에서 멀리 떨어진 LHC 터널에 있습니다. 기본 아이디어는 ATLAS 상호 작용 지점에서 절대 광도를 더 잘 측정하기 위해 매우 작은 각도에서 탄성 산란을 측정하는 것입니다.

데이터 시스템 및 분석
탐지기는 관리 할 수 ​​없을 정도로 많은 양의 원시 데이터를 생성합니다. 원시 (원시 : 제로 억제로이 값을 1.6MB로 줄임) 이벤트 당 약 25MB로 검출기 중앙에서 초당 4 천만 개의 빔 통과를 곱합니다. 이렇게하면 초당 총 1 페타 바이트의 원시 데이터가 생성됩니다. 트리거 시스템은 간단한 정보를 사용하여 상세한 분석을 위해 보유 할 가장 흥미로운 이벤트를 실시간으로 식별합니다. 세 가지 트리거 레벨이 있습니다. 첫 번째는 탐지기의 전자 장치를 기반으로하고 나머지 두 개는 주로 탐지기 근처의 대형 컴퓨터 클러스터에서 실행됩니다. 첫 번째 레벨 트리거는 초당 약 100,000 개의 이벤트를 선택합니다. 세 번째 레벨 트리거가 적용된 후에는 추가 분석을 위해 수백 개의 이벤트가 저장되어 있습니다. 이 데이터 양은 초당 100MB 이상의 디스크 공간 (매년 1 페타 바이트 이상)을 필요로합니다.

이전의 입자 검출기 판독 및 이벤트 검출 시스템은 VMEbus 또는 FASTBUS와 같은 병렬 공유 버스를 기반으로했습니다. 이러한 버스 아키텍처는 LHC 실험의 데이터 요구 사항을 따라갈 수 없으므로 모든 데이터 수집 시스템 제안은 고속 포인트 – 투 – 포인트 링크 및 스위칭 네트워크에 의존합니다. LHC 실험을 설계하는 사람들은 비동기 전송 모드, 확장 가능한 일관된 인터페이스, 파이버 채널, 이더넷 및 IEEE 1355 (SpaceWire)를 포함한 여러 네트워크를 평가했습니다.

오프라인 이벤트 재구성은 검출기의 신호 패턴을 제트, 광자 및 렙톤과 같은 물리 객체로 바꾸어 영구적으로 저장된 모든 이벤트에 대해 수행됩니다. 그리드 컴퓨팅은 사건 재구성을 위해 광범위하게 사용되고 있으며 대량의 원시 데이터를 물리 분석에 적합한 형태로 줄이는 CPU 집약적 인 작업을 위해 전세계 대학 및 실험실 컴퓨터 네트워크를 병렬로 사용할 수 있습니다. 이러한 작업을위한 소프트웨어는 수년 동안 개발 중에 있으며 실험이 데이터를 수집하고있을 때에도 계속 개선 될 것입니다.

공동 작업의 개인 및 그룹은 특정 피지컬 모델 또는 가상 입자에 대해 감지 된 입자의 패턴을 검색하여 이러한 개체의 추가 분석을 수행하는 자체 코드를 작성합니다.

Tags: