46°14′8″с.ш. 6°3′19″в.д. / 46.23556°с.ш. 6.05528°в.д. / 46.23556; 6.05528ATLAS [1] [2] [3] — крупнейший эксперимент по детектору частиц общего назначения на Большом адронном коллайдере (БАК), ускорителе частиц в ЦЕРНе (Европейская организация ядерных исследований) в Швейцарии. [4] Эксперимент разработан с целью использования беспрецедентной энергии, доступной на БАК, и наблюдения явлений, в которых участвуют очень массивные частицы , которые не наблюдались с использованием более ранних ускорителей с более низкой энергией . ATLAS был одним из двух экспериментов на БАК, вовлеченных в открытие бозона Хиггса в июле 2012 года. [5] [6] Он также был разработан для поиска доказательств теорий физики элементарных частиц за пределами Стандартной модели .
Эксперимент представляет собой совместную работу 6003 участников, из которых 3822 — физики (последнее обновление: 26 июня 2022 г.) из 257 учреждений в 42 странах. [1] [7]
Первый циклотрон , ранний тип ускорителя частиц, был построен Эрнестом О. Лоуренсом в 1931 году, с радиусом всего в несколько сантиметров и энергией частиц 1 мегаэлектронвольт (МэВ) . С тех пор ускорители значительно выросли в стремлении производить новые частицы все большей и большей массы . По мере роста ускорителей рос и список известных частиц , которые они могли бы использовать для исследования.
Сотрудничество ATLAS, международная группа физиков из разных университетов и исследовательских центров, которые построили и эксплуатируют детектор, было образовано в 1992 году, когда предложенные коллаборации EAGLE (Эксперимент по точным измерениям гамма-, лептонного и энергетического потенциалов) и ASCOT (Устройство со сверхпроводящими тороидами) объединили свои усилия для создания единого детектора частиц общего назначения для нового ускорителя частиц — Большого адронного коллайдера . [8] В настоящее время в Сотрудничестве ATLAS насчитывается 6003 члена, из которых 3822 — физики (последнее обновление: 26 июня 2022 г.) из 257 учреждений в 42 странах. [1] [7]
Проект представлял собой комбинацию двух предыдущих проектов для LHC, EAGLE и ASCOT, а также извлек выгоду из исследований и разработок детекторов, которые были выполнены для сверхпроводящего суперколлайдера , американского проекта, прерванного в 1993 году. Эксперимент ATLAS был предложен в его нынешнем виде в 1994 году и официально профинансирован странами-членами ЦЕРН в 1995 году. В последующие годы к нему присоединились другие страны, университеты и лаборатории . Строительные работы начались в отдельных учреждениях, а затем компоненты детектора были отправлены в ЦЕРН и собраны в экспериментальной яме ATLAS, начиная с 2003 года.
Строительство было завершено в 2008 году, и эксперимент обнаружил свои первые события с одиночным протонным пучком 10 сентября того же года. [9] Затем сбор данных был прерван более чем на год из-за инцидента с гашением магнита LHC . 23 ноября 2009 года на LHC произошли первые столкновения протонов с протонами, которые были зарегистрированы ATLAS при относительно низкой энергии инжекции 900 ГэВ в центре масс столкновения. С тех пор энергия LHC увеличивалась: 1,8 ТэВ в конце 2009 года, 7 ТэВ за весь 2010 и 2011 годы, затем 8 ТэВ в 2012 году. Первый период сбора данных, выполненный между 2010 и 2012 годами, называется Run I. После длительного отключения (LS1) в 2013 и 2014 годах, в 2015 году ATLAS увидел 13 столкновений ТэВ. [10] [11] [12] Второй период сбора данных, Run II, был завершен, всегда при энергии 13 ТэВ, в конце 2018 года с зарегистрированной интегральной светимостью почти 140 фб −1 (обратная фемтобарн ). [13] За вторым длительным отключением (LS2) в 2019-2022 годах с модернизацией детектора ATLAS [14] последовал Run III, который начался в июле 2022 года. [15]
В настоящее время ATLAS Collaboration возглавляет пресс-секретарь Андреас Хёккер и заместители пресс-секретаря Маруми Кадо и Мануэлла Винктер . [16] Бывшие пресс-секретари:
В области физики частиц ATLAS изучает различные типы процессов, обнаруженных или обнаруживаемых в энергетических столкновениях на Большом адронном коллайдере (БАК). Для уже известных процессов речь идет о все более точном измерении свойств известных частиц или нахождении количественных подтверждений Стандартной модели . Процессы, которые до сих пор не наблюдались, позволили бы, если бы были обнаружены, обнаружить новые частицы или получить подтверждение физических теорий, выходящих за рамки Стандартной модели .
Стандартная модель физики элементарных частиц — это теория, описывающая три из четырех известных фундаментальных сил ( электромагнитное , слабое и сильное взаимодействия, исключая гравитацию ) во Вселенной , а также классифицирующая все известные элементарные частицы . Она разрабатывалась поэтапно в течение второй половины 20-го века в результате работы многих ученых по всему миру [17] , а ее текущая формулировка была окончательно оформлена в середине 1970-х годов после экспериментального подтверждения существования кварков . С тех пор подтверждение существования топ-кварка (1995), тау-нейтрино (2000) и бозона Хиггса (2012) добавило еще больше доверия к Стандартной модели . Кроме того, Стандартная модель с большой точностью предсказала различные свойства слабых нейтральных токов и W- и Z-бозонов .
Хотя Стандартная модель считается теоретически самосогласованной [18] и продемонстрировала огромные успехи в предоставлении экспериментальных предсказаний , она оставляет некоторые явления необъясненными и не может считаться полной теорией фундаментальных взаимодействий . Она не полностью объясняет барионную асимметрию , не включает полную теорию гравитации [19] , описанную общей теорией относительности , и не учитывает ускоряющееся расширение Вселенной , возможно, описанное темной энергией . Модель не содержит ни одной жизнеспособной частицы темной материи , которая обладала бы всеми требуемыми свойствами, выведенными из наблюдательной космологии . Она также не включает осцилляции нейтрино и их ненулевые массы.
За важным исключением бозона Хиггса , обнаруженного экспериментами ATLAS и CMS в 2012 году, [20] все частицы, предсказанные Стандартной моделью, наблюдались в предыдущих экспериментах. В этой области, в дополнение к открытию бозона Хиггса , экспериментальная работа ATLAS была сосредоточена на точных измерениях, направленных на определение с еще большей точностью многих физических параметров теории. В частности, для
Меры АТЛАС:
Например, данные, собранные ATLAS, позволили в 2018 году измерить массу [(80 370±19) МэВ ] W-бозона , одного из двух медиаторов слабого взаимодействия , с погрешностью измерения ±2,4 ‰ .
Одной из важнейших целей ATLAS было исследование недостающей части Стандартной модели — бозона Хиггса . [1] [21] Механизм Хиггса , включающий бозон Хиггса, придает массу элементарным частицам, что приводит к различиям между слабым взаимодействием и электромагнетизмом, поскольку W- и Z-бозоны обладают массой, а фотон остается безмассовым.
4 июля 2012 года ATLAS — совместно с CMS, его родственным экспериментом на LHC — сообщил о доказательствах существования частицы, соответствующей бозону Хиггса с уровнем достоверности 5 сигма [5] с массой около 125 ГэВ, или в 133 раза больше массы протона. Эта новая «хиггсовская» частица была обнаружена по ее распаду на два фотона ( ) и ее распаду на четыре лептона ( и ).
В марте 2013 года в свете обновленных результатов ATLAS и CMS ЦЕРН объявил, что новая частица действительно является бозоном Хиггса. Эксперименты также показали, что свойства частицы, а также способы ее взаимодействия с другими частицами хорошо соответствуют свойствам бозона Хиггса, который, как ожидается, имеет спин 0 и положительную четность . Анализ дополнительных свойств частицы и данных, собранных в 2015 и 2016 годах, подтвердил это еще раз. [20]
В октябре 2013 года двое физиков-теоретиков, предсказавших существование бозона Хиггса Стандартной модели, Питер Хиггс и Франсуа Энглер , были удостоены Нобелевской премии по физике .
Свойства топ-кварка , открытого в Фермилабе в 1995 году, были измерены приблизительно. При гораздо большей энергии и больших частотах столкновений LHC производит огромное количество топ-кварков, что позволяет ATLAS проводить гораздо более точные измерения его массы и взаимодействия с другими частицами. [22] Эти измерения предоставляют косвенную информацию о деталях Стандартной модели с возможностью выявления несоответствий, указывающих на новую физику.
Хотя Стандартная модель предсказывает, что кварки , лептоны и нейтрино должны существовать, она не объясняет, почему массы этих частиц настолько различны (они различаются на порядки величины ). Более того, масса нейтрино должна быть, согласно Стандартной модели , точно равна нулю, как и масса фотона . Вместо этого нейтрино имеют массу . В 1998 году результаты исследований на детекторе Супер-Камиоканде определили, что нейтрино могут осциллировать от одного аромата к другому, что диктует, что они имеют массу, отличную от нуля. По этим и другим причинам многие физики частиц считают возможным, что Стандартная модель разрушится при энергиях в масштабе тераэлектронвольт (ТэВ) или выше. Большинство альтернативных теорий, Великие объединенные теории (GUT), включая Суперсимметрию (SUSY), предсказывают существование новых частиц с массами, большими, чем у Стандартной модели .
Большинство из предлагаемых в настоящее время теорий предсказывают новые частицы с большей массой, некоторые из которых могут быть достаточно легкими, чтобы их мог наблюдать ATLAS. Модели суперсимметрии включают новые, очень массивные частицы. Во многих случаях они распадаются на высокоэнергетические кварки и стабильные тяжелые частицы, которые вряд ли будут взаимодействовать с обычной материей. Стабильные частицы вырвутся из детектора, оставив в качестве сигнала одну или несколько высокоэнергетических струй кварков и большое количество «пропущенного» импульса . Другие гипотетические массивные частицы, такие как те, что в теории Калуцы–Клейна , могут оставить похожую сигнатуру. Данные, собранные к концу LHC Run II, не показывают свидетельств суперсимметричных или неожиданных частиц, исследование которых будет продолжено в данных, которые будут собраны, начиная с Run III и далее.
Асимметрия между поведением материи и антиматерии , известная как нарушение CP , также исследуется. [21] Недавние эксперименты, посвященные измерениям нарушения CP, такие как BaBar и Belle , не обнаружили достаточного нарушения CP в Стандартной модели, чтобы объяснить отсутствие обнаруживаемой антиматерии во Вселенной. Возможно, что новые модели физики введут дополнительное нарушение CP, проливая свет на эту проблему. Доказательства, подтверждающие эти модели, могут быть обнаружены либо напрямую путем производства новых частиц, либо косвенно путем измерений свойств B- и D- мезонов . LHCb , эксперимент LHC, посвященный B-мезонам, вероятно, лучше подходит для последнего. [23]
Некоторые гипотезы, основанные на модели ADD , предполагают наличие больших дополнительных измерений и предсказывают, что микрочерные дыры могут быть сформированы LHC. [24] Они немедленно распадутся посредством излучения Хокинга , производя все частицы Стандартной модели в равных количествах и оставляя недвусмысленную сигнатуру в детекторе ATLAS. [25]
Детектор ATLAS имеет длину 46 метров, диаметр 25 метров и вес около 7000 тонн; он содержит около 3000 км кабеля. [1] [2] [3]
На окружности 27 км Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе сталкивается с двумя пучками протонов, каждый из которых несет до 6,8 ТэВ энергии — достаточно для создания частиц с массами, значительно превышающими массу любых известных в настоящее время частиц, если такие частицы существуют. Когда пучки протонов, созданные Большим адронным коллайдером, взаимодействуют в центре детектора, производится множество различных частиц с широким диапазоном энергий.
Детектор ATLAS разработан как универсальный. Вместо того, чтобы фокусироваться на конкретном физическом процессе, ATLAS разработан для измерения максимально широкого диапазона сигналов. Это призвано гарантировать, что какую бы форму ни принимали новые физические процессы или частицы, ATLAS сможет обнаружить их и измерить их свойства. ATLAS разработан для обнаружения этих частиц, а именно их массы, импульса , энергии , времени жизни, зарядов и ядерных спинов .
Эксперименты на более ранних коллайдерах, таких как Tevatron и Large Electron–Positron Collider , также были разработаны для обнаружения общего назначения. Однако энергия пучка и чрезвычайно высокая скорость столкновений требуют, чтобы ATLAS был значительно больше и сложнее предыдущих экспериментов, что представляет уникальные проблемы для Большого адронного коллайдера.
Для того чтобы идентифицировать все частицы, образующиеся в точке взаимодействия , где сталкиваются пучки частиц, детектор спроектирован в виде слоев, состоящих из детекторов разных типов, каждый из которых предназначен для наблюдения за определенными типами частиц. Различные следы, которые частицы оставляют в каждом слое детектора, позволяют эффективно идентифицировать частицы и точно измерять энергию и импульс. (Роль каждого слоя в детекторе обсуждается ниже.) По мере увеличения энергии частиц, образующихся в ускорителе, детекторы, прикрепленные к нему, должны расти, чтобы эффективно измерять и останавливать частицы с более высокой энергией. По состоянию на 2022 год детектор ATLAS является крупнейшим из когда-либо построенных на коллайдере частиц. [26]
Детектор ATLAS [1] [2] [3] состоит из ряда все более крупных концентрических цилиндров вокруг точки взаимодействия , где сталкиваются протонные пучки из LHC. Поддержание производительности детектора в зонах высокой радиации, непосредственно окружающих протонные пучки, является значительной инженерной задачей. Детектор можно разделить на четыре основные системы:
Каждый из них, в свою очередь, состоит из нескольких слоев. Детекторы являются взаимодополняющими: Внутренний детектор точно отслеживает частицы, калориметры измеряют энергию легко останавливаемых частиц, а мюонная система делает дополнительные измерения мюонов с высокой проникающей способностью. Две магнитные системы изгибают заряженные частицы во Внутреннем детекторе и Мюонном спектрометре, позволяя измерять их электрические заряды и импульсы . Единственными установленными стабильными частицами, которые не могут быть обнаружены напрямую, являются нейтрино ; их присутствие выводится путем измерения дисбаланса импульсов среди обнаруженных частиц. Чтобы это работало, детектор должен быть « герметичным », то есть он должен обнаруживать все произведенные не-нейтрино, без слепых зон.
Установка всех вышеперечисленных детекторных систем была завершена в августе 2008 года. Детекторы собрали миллионы космических лучей во время ремонта магнитов, который проводился между осенью 2008 и осенью 2009 года, до первых протонных столкновений. Детектор работал с эффективностью, близкой к 100%, и обеспечивал эксплуатационные характеристики, очень близкие к его проектным значениям. [27]
Внутренний детектор [1] [2] [3] [29] начинается в нескольких сантиметрах от оси протонного пучка, простирается до радиуса 1,2 метра и имеет длину 6,2 метра вдоль пучковой трубы. Его основная функция — отслеживать заряженные частицы, обнаруживая их взаимодействие с материалом в дискретных точках, раскрывая подробную информацию о типах частиц и их импульсе. [30] Внутренний детектор состоит из трех частей, которые описаны ниже.
Магнитное поле, окружающее весь внутренний детектор, заставляет заряженные частицы искривляться; направление кривой показывает заряд частицы, а степень кривизны показывает ее импульс. Начальные точки треков дают полезную информацию для идентификации частиц ; например, если группа треков, по-видимому, исходит из точки, отличной от исходного столкновения протонов с протонами, это может быть признаком того, что частицы произошли от распада адрона с b- кварком (см. b-маркировку ).
Детектор пикселей, [31] самая внутренняя часть детектора, содержит четыре концентрических слоя и три диска на каждой торцевой крышке, всего 1744 модуля , каждый размером 2 см на 6 см. Материал обнаружения — кремний толщиной 250 мкм . Каждый модуль содержит 16 считывающих чипов и другие электронные компоненты. Наименьшая единица, которая может быть считана, — это пиксель (50 на 400 микрометров); на модуль приходится примерно 47 000 пикселей.
Размер пикселя в минуту предназначен для чрезвычайно точного отслеживания очень близко к точке взаимодействия. В общей сложности пиксельный детектор имеет более 92 миллионов каналов считывания, что составляет около 50% от общего числа каналов считывания всего детектора. Наличие такого большого количества создало значительную конструкторскую и инженерную проблему. Еще одной проблемой было излучение, которому подвергается пиксельный детектор из-за его близости к точке взаимодействия, требующее, чтобы все компоненты были устойчивы к радиации , чтобы продолжать работать после значительного воздействия.
Полупроводниковый трекер (SCT) — это средний компонент внутреннего детектора. Он похож по концепции и функциям на пиксельный детектор, но с длинными узкими полосками вместо маленьких пикселей, что делает покрытие большей площади практичным. Каждая полоска имеет размеры 80 микрометров на 12 сантиметров. SCT — самая важная часть внутреннего детектора для базового отслеживания в плоскости, перпендикулярной лучу, поскольку он измеряет частицы на гораздо большей площади, чем пиксельный детектор, с большим количеством точек выборки и примерно равной (хотя и одномерной) точностью. Он состоит из четырех двойных слоев кремниевых полосок и имеет 6,3 миллиона каналов считывания и общую площадь 61 квадратный метр.
Трекер переходного излучения (TRT), самый внешний компонент внутреннего детектора, представляет собой комбинацию трекера соломинки и детектора переходного излучения . Детектирующими элементами являются дрейфовые трубки (соломинки), каждая диаметром четыре миллиметра и длиной до 144 сантиметров. Неопределенность измерений положения трека (разрешение положения) составляет около 200 микрометров. Это не так точно, как у двух других детекторов, но это было необходимо для снижения стоимости покрытия большего объема и обеспечения возможности обнаружения переходного излучения. Каждая соломинка заполнена газом, который ионизируется при прохождении заряженной частицы. Соломинки удерживаются при напряжении около -1500 В, направляя отрицательные ионы в тонкую проволоку по центру каждой соломинки, создавая импульс тока (сигнал) в проволоке. Провода с сигналами создают рисунок «ударяющихся» соломинок, который позволяет определить путь частицы. Между соломинками материалы с сильно различающимися показателями преломления заставляют ультрарелятивистские заряженные частицы производить переходное излучение и оставлять гораздо более сильные сигналы в некоторых соломинках. Ксенон и аргоновый газ используются для увеличения количества соломинок с сильными сигналами. Поскольку количество переходного излучения наибольшее для высокорелятивистских частиц (тех, чья скорость очень близка к скорости света ), и поскольку частицы определенной энергии имеют более высокую скорость, чем они легче, траектории частиц со многими очень сильными сигналами можно идентифицировать как принадлежащие самым легким заряженным частицам: электронам и их античастицам, позитронам . Всего в TRT около 298 000 соломинок.
Калориметры [1] [2] [3] расположены снаружи соленоидального магнита , который окружает Внутренний детектор. Их цель — измерять энергию частиц путем ее поглощения. Существуют две основные системы калориметров: внутренний электромагнитный калориметр и внешний адронный калориметр. [32] Оба являются калориметрами выборки ; то есть они поглощают энергию в металле высокой плотности и периодически измеряют форму полученного ливня частиц , выводя энергию исходной частицы из этого измерения.
Электромагнитный (ЭМ) калориметр поглощает энергию от частиц, которые взаимодействуют электромагнитно , включая заряженные частицы и фотоны. Он обладает высокой точностью, как по количеству поглощенной энергии, так и по точному местоположению отложенной энергии. Угол между траекторией частицы и осью пучка детектора (или, точнее, псевдобыстрота ) , а также ее угол в перпендикулярной плоскости измеряются с точностью примерно 0,025 радиана . Калориметр с бочкообразным ЭМ имеет электроды в форме гармошки, а поглощающими энергию материалами являются свинец и нержавеющая сталь , с жидким аргоном в качестве материала для отбора проб, а вокруг калориметра ЭМ требуется криостат , чтобы поддерживать его достаточно холодным.
Адронный калориметр поглощает энергию частиц , которые проходят через ЭМ калориметр, но взаимодействуют посредством сильного взаимодействия ; эти частицы в основном адроны. Он менее точен, как по величине энергии, так и по локализации (только в пределах около 0,1 радиана). [23] Энергопоглощающим материалом является сталь, со сцинтилляционными плитками, которые отбирают выделяемую энергию. Многие из характеристик калориметра выбраны из соображений их экономической эффективности; прибор большой и включает в себя огромное количество конструкционного материала: основная часть калориметра — плиточный калориметр — имеет диаметр 8 метров и охватывает 12 метров вдоль оси пучка. Дальние передние секции адронного калориметра содержатся внутри криостата переднего ЭМ калориметра и также используют жидкий аргон, в то время как медь и вольфрам используются в качестве поглотителей.
Мюонный спектрометр [1] [2] [3] представляет собой чрезвычайно большую систему слежения, состоящую из трех частей:
Размер этого субдетектора начинается с радиуса 4,25 м вблизи калориметров и до полного радиуса детектора (11 м). Его огромный размер необходим для точного измерения импульса мюонов, которые сначала проходят через все остальные элементы детектора, прежде чем достигнуть мюонного спектрометра. Он был разработан для измерения, автономно, импульса мюонов 100 ГэВ с точностью 3% и мюонов 1 ТэВ с точностью 10%. Было жизненно важно пойти на то, чтобы собрать такое большое оборудование, потому что ряд интересных физических процессов можно наблюдать, только если обнаружен один или несколько мюонов, и потому что общая энергия частиц в событии не может быть измерена, если игнорировать мюоны. Он функционирует аналогично Внутреннему детектору, с мюонами, изгибающимися так, чтобы их импульс можно было измерить, хотя и с другой конфигурацией магнитного поля , более низкой пространственной точностью и гораздо большим объемом. Он также выполняет функцию простой идентификации мюонов — ожидается, что очень немногие частицы других типов пройдут через калориметры и впоследствии оставят сигналы в мюонном спектрометре. Он имеет около миллиона каналов считывания, а его слои детекторов имеют общую площадь 12 000 квадратных метров.
Детектор ATLAS использует две большие сверхпроводящие магнитные системы для искривления траектории заряженных частиц, чтобы можно было измерить их импульсы. [1] [2] [3] Это искривление происходит из-за силы Лоренца , модуль которой пропорционален электрическому заряду частицы, ее скорости и напряженности магнитного поля:
Поскольку все частицы, образующиеся при столкновениях протонов на Большом адронном коллайдере , движутся со скоростью, очень близкой к скорости света в вакууме , сила Лоренца примерно одинакова для всех частиц с одинаковым электрическим зарядом :
Радиус кривизны, обусловленный силой Лоренца, равен
где — релятивистский импульс частицы. В результате частицы с высоким импульсом изгибаются очень мало (большой ), а частицы с низким импульсом изгибаются значительно (маленький ). Величину кривизны можно количественно оценить, а импульс частицы можно определить по этому значению.
Внутренний соленоид создает магнитное поле в два тесла, окружающее Внутренний детектор. [33] Это сильное магнитное поле позволяет даже очень энергичным частицам достаточно искривляться для определения их импульса, а его почти однородное направление и сила позволяют проводить измерения с большой точностью. Частицы с импульсами ниже примерно 400 МэВ будут искривлены так сильно, что будут многократно описывать петли в поле и, скорее всего, не будут измерены; однако эта энергия очень мала по сравнению с несколькими ТэВ энергии, выделяемой при каждом столкновении протонов.
Внешнее тороидальное магнитное поле создается восемью очень большими сверхпроводящими бочкообразными петлями с воздушным сердечником и двумя меньшими воздушными тороидальными магнитами с торцевыми крышками, в общей сложности 24 бочкообразные петли, все из которых расположены снаружи калориметров и внутри мюонной системы. [33] Это магнитное поле простирается на область длиной 26 метров и диаметром 20 метров, и оно хранит 1,6 гигаджоуля энергии. Его магнитное поле не является однородным, поскольку соленоидный магнит достаточного размера был бы непомерно дорогим для изготовления. Оно варьируется от 2 до 8 Тесламетров.
Детектор ATLAS дополняется набором из четырех дополнительных детекторов в передней области для измерения частиц под очень малыми углами. [34]
Ранее системы считывания данных детекторов частиц и обнаружения событий были основаны на параллельных общих шинах, таких как VMEbus или FASTBUS . Поскольку такая архитектура шины не может удовлетворить требования к данным детекторов LHC, все системы сбора данных ATLAS полагаются на высокоскоростные двухточечные соединения и коммутационные сети. Даже при использовании передовой электроники для считывания и хранения данных детектор ATLAS генерирует слишком много необработанных данных, чтобы считывать или хранить все: около 25 МБ на одно необработанное событие, умноженное на 40 миллионов пересечений луча в секунду (40 МГц ) в центре детектора. Это дает в общей сложности 1 петабайт необработанных данных в секунду. Избегая записи пустых сегментов каждого события (подавление нулей), которые не содержат физической информации, средний размер события уменьшается до 1,6 МБ , что в общей сложности составляет 64 терабайта данных в секунду. [1] [2] [3]
Система триггеров [1] [2] [3] [35] использует быструю реконструкцию событий для идентификации в реальном времени наиболее интересных событий , которые необходимо сохранить для детального анализа. Во втором периоде сбора данных LHC, Run-2 , было два различных уровня триггеров: [36]
ATLAS постоянно записывает более 10 петабайт данных в год. [1] Реконструкция событий в автономном режиме выполняется для всех постоянно хранящихся событий, превращая шаблон сигналов от детектора в физические объекты, такие как струи , фотоны и лептоны . Сетевые вычисления широко используются для реконструкции событий, позволяя параллельно использовать университетские и лабораторные компьютерные сети по всему миру для ресурсоемкой задачи преобразования больших объемов необработанных данных в форму, пригодную для физического анализа. Программное обеспечение для этих задач разрабатывалось в течение многих лет, и его усовершенствования продолжаются даже после начала сбора данных. Отдельные лица и группы в рамках сотрудничества постоянно пишут собственный код для выполнения дальнейшего анализа этих объектов, ища шаблоны обнаруженных частиц для определенных физических моделей или гипотетических частиц. Эта деятельность требует обработки 25 петабайт данных каждую неделю. [1]
Исследователь, изображенный для масштаба на знаменитом изображении детектора ATLAS , — Роджер Рубер, исследователь из Уппсальского университета, Швеция. Рубер, один из исследователей, ответственных за центральный криостатный магнит детектора ATLAS, осматривал магниты в туннеле LHC в то же время, когда фотограф Максимилиан Брайс настраивался на фотосъемку детектора ATLAS. Брайс попросил Рубера встать у основания детектора, чтобы проиллюстрировать масштаб детектора ATLAS. Это раскрыл Максимилиан Брайс и подтвердил Роджер Рубер во время интервью в 2020 году с Ребеккой Сметерст из Оксфордского университета. [38]
