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小小大爆炸用铅离子重新启动ALICE实验

开心的月饼 2023-11-14 08:39:08 健康养生

2023年9月26日,位于日内瓦的CERN欧洲核研究理事会的加速器团队宣布铅束条件稳定,迎来了五年来首次铅离子碰撞数据采集活动。从那时起直到10月29日深夜,加速器产生了世界上最高的铅离子碰撞,碰撞能量为每个碰撞核粒子5.36太电子伏(核子-核子碰撞)。

小小大爆炸用铅离子重新启动ALICE实验

除了碰撞能量外,碰撞率也比往年采集的数据显着增加。专门记录铅原子核碰撞的ALICE探测器记录的事件数量是前四个数据采集周期总和的20倍——每个周期持续约一个月,第一个周期可以追溯到2010年。

这很重要,因为在碰撞过程中会在很短的时间内产生并衰变大量粒子。记录这些粒子的轨迹可以得出关于碰撞时和碰​​撞后不久发生的情况的结论:粒子溶解成它们的基本成分——夸克和胶子——并形成一种“物质汤”,即所谓的“物质汤”。夸克-胶子等离子体。

紧接着,新的、非常不稳定的粒子再次形成,最终在复杂的衰变链中转变为稳定的粒子。通过这种方式,ALICE实验的研究人员正在研究大爆炸后不久存在的物质的特性。

法兰克福歌德大学的研究小组参与了这些实验:这项新纪录的首次实现是因为世界上最强大的粒子加速器大型强子对撞机(LHC)在2018年至2022年的四年重建阶段进行了升级。同一时间段内ALICE探测器的升级使其能够记录大型强子对撞机更高碰撞率的痕迹。

为了进行这些升级,有必要更换实验中央探测器的读出探测器,即所谓的时间投影室(TPC)。法兰克福歌德大学核物理研究所(IKF)的HaraldAppelshäuser教授担任这项为期10年的项目的项目负责人。

测量过程中生成的大量数据(仅TPC就达到每秒TB的范围)构成了一项重大挑战。为了能够充分减少存储的数据量,必须使用有效的模式识别方法实时处理该数据流。事件处理节点(EPN)计算集群是专门为此实验而设置的。

EPN项目基于传统计算核心(CPU)和特殊图形处理器,由歌德大学高性能计算机体系结构教授、法兰克福高等研究院(FIAS)研究员VolkerLindenstruth领导。

较高碰撞率下的测量是欧洲核子研究中心重离子计划的重大成功。Appelshäuser教授表示:“这终于发生了。我们为此努力了10年,并期待着评估我们现在获得的数据。我要特别感谢德国联邦教育和研究部长期以来的支持。”定期资助,尤其是因为这一层面的研究项目取得成功的唯一途径是拥有这样一个可靠的合作伙伴。”


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