46°14′8″N 6°3′19″E / 46.23556°N 6.05528°E / 46.23556; 6.05528ATLAS [1] [2] [3] es el mayor experimento de detección de partículas de uso general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un acelerador de partículas del CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear) en Suiza. [4] El experimento está diseñado para aprovechar la energía sin precedentes disponible en el LHC y observar fenómenos que involucran partículas altamente masivas que no eran observables usando aceleradores anteriores de menor energía . ATLAS fue uno de los dos experimentos del LHC involucrados en el descubrimiento del bosón de Higgs en julio de 2012. [5] [6] También fue diseñado para buscar evidencia de teorías de la física de partículas más allá del Modelo Estándar .
El experimento es una colaboración en la que participan 6.003 miembros, de los cuales 3.822 son físicos (última actualización: 26 de junio de 2022) de 257 instituciones en 42 países. [1] [7]
El primer ciclotrón , uno de los primeros tipos de acelerador de partículas, fue construido por Ernest O. Lawrence en 1931, con un radio de apenas unos pocos centímetros y una energía de partícula de 1 megaelectronvoltio (MeV) . Desde entonces, los aceleradores han crecido enormemente en la búsqueda de producir nuevas partículas de masa cada vez mayor . A medida que los aceleradores han crecido, también lo ha hecho la lista de partículas conocidas que podrían usarse para investigar.
La Colaboración ATLAS, el grupo internacional de físicos pertenecientes a diferentes universidades y centros de investigación que construyeron y operan el detector, se formó en 1992 cuando se propusieron EAGLE (Experimento para mediciones precisas de gamma, leptones y energía) y ASCOT (Aparato con toroides superconductores). ) fusionaron sus esfuerzos para construir un único detector de partículas de uso general para un nuevo acelerador de partículas , el Gran Colisionador de Hadrones . [8] En la actualidad, la Colaboración ATLAS involucra a 6.003 miembros, de los cuales 3.822 son físicos (última actualización: 26 de junio de 2022) de 257 instituciones en 42 países. [1] [7]
El diseño fue una combinación de dos proyectos anteriores para el LHC, EAGLE y ASCOT, y también se benefició de la investigación y el desarrollo de detectores que se habían realizado para el Supercolisionador superconductor , un proyecto estadounidense interrumpido en 1993. El experimento ATLAS se propuso en su forma actual. Se formó en 1994 y fue financiado oficialmente por los países miembros del CERN en 1995. En los años siguientes se han unido otros países, universidades y laboratorios . Los trabajos de construcción comenzaron en instituciones individuales, y luego los componentes del detector se enviaron al CERN y se ensamblaron en el pozo experimental ATLAS a partir de 2003.
La construcción se completó en 2008 y el experimento detectó sus primeros eventos de haz de protones el 10 de septiembre de ese año. [9] La toma de datos se vio interrumpida durante más de un año debido a un incidente de extinción del imán del LHC . El 23 de noviembre de 2009, se produjeron las primeras colisiones protón-protón en el LHC y fueron registradas por ATLAS, con una energía de inyección relativamente baja de 900 GeV en el centro de masa de la colisión. Desde entonces, la energía del LHC ha ido aumentando: 1,8 TeV a finales de 2009, 7 TeV durante todo 2010 y 2011, luego 8 TeV en 2012. El primer período de toma de datos realizado entre 2010 y 2012 se conoce como Run I. Después de un largo cierre (LS1) en 2013 y 2014, en 2015 ATLAS experimentó 13 colisiones de TeV. [10] [11] [12] El segundo período de toma de datos, Run II, se completó, siempre con una energía de 13 TeV, a finales de 2018 con una luminosidad integrada registrada de casi 140 fb −1 ( femtobarn inverso ). [13] A una segunda parada prolongada (LS2) en 2019-22 con actualizaciones del detector ATLAS [14] le siguió la Ejecución III, que comenzó en julio de 2022. [15]
La colaboración ATLAS está dirigida actualmente por el portavoz Andreas Hoecker y las portavoces adjuntas Marumi Kado y Manuella Vincter . [16] Los antiguos portavoces han sido:
En el campo de la física de partículas , ATLAS estudia diferentes tipos de procesos detectados o detectables en colisiones energéticas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Para los procesos ya conocidos, se trata de medir cada vez con mayor precisión las propiedades de partículas conocidas o de encontrar confirmaciones cuantitativas del modelo estándar . Procesos no observados hasta ahora permitirían, si se detectan, descubrir nuevas partículas o tener confirmación de teorías físicas que van más allá del modelo estándar .
El modelo estándar de física de partículas es la teoría que describe tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas (las interacciones electromagnética , débil y fuerte , omitiendo la gravedad ) en el universo , además de clasificar todas las partículas elementales conocidas . Se desarrolló por etapas a lo largo de la segunda mitad del siglo XX, a través del trabajo de muchos científicos de todo el mundo, [17] y la formulación actual se finalizó a mediados de la década de 1970 tras la confirmación experimental de la existencia de los quarks . Desde entonces, la confirmación del quark top (1995), el neutrino tau (2000) y el bosón de Higgs (2012) han añadido mayor credibilidad al modelo estándar . Además, el Modelo Estándar ha predicho varias propiedades de las corrientes neutras débiles y de los bosones W y Z con gran precisión.
Aunque se cree que el modelo Estándar es teóricamente autoconsistente [18] y ha demostrado grandes éxitos al proporcionar predicciones experimentales , deja algunos fenómenos sin explicación y no llega a ser una teoría completa de las interacciones fundamentales . No explica completamente la asimetría bariónica , no incorpora la teoría completa de la gravitación [19] como la describe la relatividad general , ni explica la expansión acelerada del universo como posiblemente la describe la energía oscura . El modelo no contiene ninguna partícula viable de materia oscura que posea todas las propiedades requeridas deducidas de la cosmología observacional . Tampoco incorpora oscilaciones de neutrinos y sus masas distintas de cero.
Con la importante excepción del bosón de Higgs , detectado por los experimentos ATLAS y CMS en 2012, [20] todas las partículas predichas por el Modelo Estándar habían sido observadas en experimentos anteriores. En este campo, además del descubrimiento del bosón de Higgs , los trabajos experimentales de ATLAS se han centrado en las mediciones de precisión, destinadas a determinar cada vez con mayor precisión los numerosos parámetros físicos de la teoría. en particular para
Medidas ATLAS:
Por ejemplo, los datos recopilados por ATLAS permitieron en 2018 medir la masa [(80.370±19) MeV ] del bosón W , uno de los dos mediadores de la interacción débil , con una incertidumbre de medición de ±2,4 ‰ .
Uno de los objetivos más importantes de ATLAS era investigar una pieza faltante del Modelo Estándar, el bosón de Higgs . [1] [21] El mecanismo de Higgs , que incluye el bosón de Higgs, da masa a las partículas elementales, lo que lleva a diferencias entre la fuerza débil y el electromagnetismo al dar masa a los bosones W y Z y dejar al fotón sin masa.
El 4 de julio de 2012, ATLAS, junto con CMS, su experimento hermano en el LHC, informó evidencia de la existencia de una partícula consistente con el bosón de Higgs con un nivel de confianza de 5 sigma , [ 5] con una masa de alrededor de 125 GeV. o 133 veces la masa del protón. Esta nueva partícula "similar a Higgs" fue detectada por su desintegración en dos fotones ( ) y su desintegración en cuatro leptones ( y ).
En marzo de 2013, a la luz de los resultados actualizados de ATLAS y CMS, el CERN anunció que la nueva partícula era efectivamente un bosón de Higgs. Los experimentos también pudieron demostrar que las propiedades de la partícula, así como las formas en que interactúa con otras partículas, coincidían con las del bosón de Higgs, que se espera que tenga espín 0 y paridad positiva . El análisis de más propiedades de la partícula y los datos recopilados en 2015 y 2016 lo confirmaron aún más. [20]
En octubre de 2013, dos de los físicos teóricos que predijeron la existencia del bosón de Higgs del modelo estándar, Peter Higgs y François Englert , recibieron el Premio Nobel de Física .
Las propiedades del quark top , descubierto en el Fermilab en 1995, se midieron aproximadamente. Con mucha mayor energía y mayores tasas de colisión, el LHC produce una enorme cantidad de quarks superiores, lo que permite a ATLAS realizar mediciones mucho más precisas de su masa y de sus interacciones con otras partículas. [22] Estas mediciones proporcionan información indirecta sobre los detalles del Modelo Estándar, con la posibilidad de revelar inconsistencias que apuntan a nueva física.
Si bien el Modelo Estándar predice que deberían existir quarks , leptones y neutrinos , no explica por qué las masas de estas partículas son tan diferentes (se diferencian en órdenes de magnitud ). Además, según el modelo estándar , la masa de los neutrinos debería ser exactamente igual a cero que la del fotón . En cambio, los neutrinos tienen masa . En 1998, los resultados de una investigación en el detector Super-Kamiokande determinaron que los neutrinos pueden oscilar de un sabor a otro, lo que dicta que tengan una masa distinta de cero. Por estas y otras razones, muchos físicos de partículas creen que es posible que el modelo estándar se descomponga en energías de la escala de teraelectronvoltios (TeV) o superiores. La mayoría de las teorías alternativas, las Grandes Teorías Unificadas (GUT), incluida la Supersimetría (SUSY), predicen la existencia de nuevas partículas con masas mayores que las del Modelo Estándar .
La mayoría de las teorías propuestas actualmente predicen nuevas partículas de mayor masa, algunas de las cuales pueden ser lo suficientemente ligeras como para ser observadas por ATLAS. Los modelos de supersimetría implican partículas nuevas y muy masivas. En muchos casos, estos se descomponen en quarks de alta energía y partículas pesadas estables que es muy poco probable que interactúen con la materia ordinaria. Las partículas estables escaparían del detector, dejando como señal uno o más chorros de quarks de alta energía y una gran cantidad de impulso "faltante" . Otras hipotéticas partículas masivas, como las de la teoría de Kaluza-Klein , podrían dejar una firma similar. Los datos recopilados hasta el final del LHC Run II no muestran evidencia de partículas supersimétricas o inesperadas, cuya investigación continuará en los datos que se recopilarán a partir del III Run.
También se está investigando la asimetría entre el comportamiento de la materia y la antimateria , conocida como violación de CP . [21] Experimentos recientes dedicados a mediciones de la violación de CP, como BaBar y Belle , no han detectado suficiente violación de CP en el Modelo Estándar para explicar la falta de antimateria detectable en el universo. Es posible que nuevos modelos de física introduzcan violaciones adicionales de CP, arrojando luz sobre este problema. La evidencia que respalda estos modelos podría detectarse directamente mediante la producción de nuevas partículas o indirectamente mediante mediciones de las propiedades de los mesones B y D. Es probable que el LHCb , un experimento del LHC dedicado a los mesones B, se adapte mejor a este último. [23]
Algunas hipótesis, basadas en el modelo ADD , implican grandes dimensiones adicionales y predicen que el LHC podría formar microagujeros negros . [24] Estos se desintegrarían inmediatamente por medio de la radiación de Hawking , produciendo todas las partículas en el Modelo Estándar en números iguales y dejando una firma inequívoca en el detector ATLAS. [25]
El detector ATLAS tiene 46 metros de largo, 25 metros de diámetro y pesa alrededor de 7.000 toneladas; Contiene unos 3.000 km de cable. [1] [2] [3]
Con 27 km de circunferencia , el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN colisiona dos haces de protones, cada uno de los cuales transporta hasta 6,8 TeV de energía, suficiente para producir partículas con masas significativamente mayores que las conocidas actualmente, si estas partículas existir. Cuando los haces de protones producidos por el Gran Colisionador de Hadrones interactúan en el centro del detector, se produce una variedad de partículas diferentes con una amplia gama de energías.
El detector ATLAS está diseñado para ser de uso general. En lugar de centrarse en un proceso físico particular, ATLAS está diseñado para medir la gama más amplia posible de señales. Esto tiene como objetivo garantizar que, cualquiera que sea la forma que puedan adoptar nuevos procesos físicos o partículas, ATLAS pueda detectarlos y medir sus propiedades. ATLAS está diseñado para detectar estas partículas, es decir, sus masas, momento , energías , vida útil, cargas y espines nucleares .
Los experimentos en colisionadores anteriores, como el Tevatron y el Large Electron-Positron Collider , también se diseñaron para la detección de propósito general. Sin embargo, la energía del haz y la tasa extremadamente alta de colisiones requieren que ATLAS sea significativamente más grande y complejo que los experimentos anteriores, lo que presenta desafíos únicos para el Gran Colisionador de Hadrones.
Para identificar todas las partículas producidas en el punto de interacción donde chocan los haces de partículas, el detector está diseñado en capas formadas por detectores de diferentes tipos, cada uno de los cuales está diseñado para observar tipos específicos de partículas. Los diferentes rastros que dejan las partículas en cada capa del detector permiten una identificación eficaz de las partículas y mediciones precisas de energía y momento. (El papel de cada capa en el detector se analiza a continuación). A medida que aumenta la energía de las partículas producidas por el acelerador, los detectores conectados a él deben crecer para medir y detener eficazmente las partículas de mayor energía. A partir de 2022, el detector ATLAS será el más grande jamás construido en un colisionador de partículas. [26]
El detector ATLAS [1] [2] [3] consta de una serie de cilindros concéntricos cada vez más grandes alrededor del punto de interacción donde chocan los haces de protones del LHC. Mantener el rendimiento del detector en las áreas de alta radiación que rodean inmediatamente los haces de protones es un desafío de ingeniería importante. El detector se puede dividir en cuatro sistemas principales:
Cada uno de ellos, a su vez, está formado por varias capas. Los detectores son complementarios: el detector interno rastrea las partículas con precisión, los calorímetros miden la energía de las partículas que se detienen fácilmente y el sistema de muones realiza mediciones adicionales de muones altamente penetrantes. Los dos sistemas magnéticos doblan las partículas cargadas en el detector interno y el espectrómetro de muones, lo que permite medir sus cargas eléctricas y sus momentos . Las únicas partículas estables establecidas que no pueden detectarse directamente son los neutrinos ; su presencia se infiere midiendo el desequilibrio de impulso entre las partículas detectadas. Para que esto funcione, el detector debe ser " hermético ", es decir, debe detectar todos los no neutrinos producidos, sin puntos ciegos.
La instalación de todos los sistemas detectores mencionados anteriormente finalizó en agosto de 2008. Los detectores recogieron millones de rayos cósmicos durante las reparaciones de los imanes que tuvieron lugar entre el otoño de 2008 y el otoño de 2009, antes de las primeras colisiones de protones. El detector funcionó con una eficiencia cercana al 100% y proporcionó características de rendimiento muy cercanas a sus valores de diseño. [27]
El detector interno [1] [2] [3] [29] comienza a unos pocos centímetros del eje del haz de protones, se extiende hasta un radio de 1,2 metros y tiene 6,2 metros de longitud a lo largo del tubo del haz. Su función básica es rastrear partículas cargadas detectando su interacción con el material en puntos discretos, revelando información detallada sobre los tipos de partículas y su momento. [30] El Detector Interior tiene tres partes, que se explican a continuación.
El campo magnético que rodea todo el detector interno hace que las partículas cargadas se curven; la dirección de la curva revela la carga de una partícula y el grado de curvatura revela su impulso. Los puntos de partida de las pistas proporcionan información útil para identificar partículas ; por ejemplo, si un grupo de huellas parece originarse en un punto distinto de la colisión protón-protón original, esto puede ser una señal de que las partículas provienen de la desintegración de un hadrón con un quark inferior (ver etiquetado b ).
El detector de píxeles, [31] la parte más interna del detector, contiene cuatro capas concéntricas y tres discos en cada tapa final, con un total de 1.744 módulos , cada uno de los cuales mide 2 centímetros por 6 centímetros. El material de detección es silicio de 250 μm de espesor . Cada módulo contiene 16 chips de lectura y otros componentes electrónicos. La unidad más pequeña que se puede leer es un píxel (50 por 400 micrómetros); hay aproximadamente 47.000 píxeles por módulo.
El tamaño de píxel diminuto está diseñado para un seguimiento extremadamente preciso muy cerca del punto de interacción. En total, el detector de píxeles tiene más de 92 millones de canales de lectura, lo que representa aproximadamente el 50 % del total de canales de lectura de todo el detector. Tener un recuento tan grande creó un desafío considerable de diseño e ingeniería. Otro desafío fue la radiación a la que está expuesto el detector de píxeles debido a su proximidad al punto de interacción, lo que requiere que todos los componentes estén endurecidos contra la radiación para poder continuar funcionando después de exposiciones significativas.
El Semi-Conductor Tracker (SCT) es el componente central del detector interno. Es similar en concepto y función al detector de píxeles, pero con franjas largas y estrechas en lugar de píxeles pequeños, lo que hace que sea práctico cubrir un área más grande. Cada tira mide 80 micrómetros por 12 centímetros. El SCT es la parte más crítica del detector interno para el seguimiento básico en el plano perpendicular al haz, ya que mide partículas en un área mucho más grande que el detector de píxeles, con más puntos muestreados y una precisión aproximadamente igual (aunque unidimensional). . Está compuesto por cuatro capas dobles de tiras de silicio y tiene 6,3 millones de canales de lectura y una superficie total de 61 metros cuadrados.
El rastreador de radiación de transición (TRT), el componente más externo del detector interno, es una combinación de un rastreador de pajitas y un detector de radiación de transición . Los elementos de detección son tubos de deriva (pajitas), cada uno de cuatro milímetros de diámetro y hasta 144 centímetros de largo. La incertidumbre de las mediciones de la posición de la vía (resolución de posición) es de aproximadamente 200 micrómetros. No es tan preciso como el de los otros dos detectores, pero era necesario reducir el coste de cubrir un volumen mayor y tener capacidad de detección de radiación de transición. Cada pajita está llena de gas que se ioniza cuando pasa una partícula cargada. Las pajitas se mantienen a aproximadamente −1500 V, lo que conduce los iones negativos a un alambre fino por el centro de cada pajita, produciendo un pulso de corriente (señal) en el alambre. Los cables con señales crean un patrón de pajitas de "golpe" que permiten determinar la trayectoria de la partícula. Entre las pajitas, materiales con índices de refracción muy variables hacen que partículas cargadas ultrarelativistas produzcan radiación de transición y dejen señales mucho más fuertes en algunas pajitas. Se utiliza gas xenón y argón para aumentar la cantidad de pajitas con señales fuertes. Dado que la cantidad de radiación de transición es mayor para las partículas altamente relativistas (aquellas con una velocidad muy cercana a la velocidad de la luz ), y debido a que las partículas de una energía particular tienen una velocidad mayor cuanto más ligeras son, las trayectorias de las partículas con muchas señales muy fuertes pueden ser identificadas como pertenecientes a las partículas cargadas más ligeras: los electrones y sus antipartículas, los positrones . El TRT tiene alrededor de 298.000 pajitas en total.
Los calorímetros [1] [2] [3] están situados fuera del imán solenoidal que rodea el detector interno. Su propósito es medir la energía de las partículas absorbiéndola. Hay dos sistemas calorimétricos básicos: un calorímetro electromagnético interno y un calorímetro hadrónico externo . [32] Ambos son calorímetros de muestreo ; es decir, absorben energía en metal de alta densidad y periódicamente toman muestras de la forma de la lluvia de partículas resultante , infiriendo la energía de la partícula original a partir de esta medición.
El calorímetro electromagnético (EM) absorbe energía de partículas que interactúan electromagnéticamente , que incluyen partículas cargadas y fotones. Tiene una alta precisión, tanto en la cantidad de energía absorbida como en la ubicación precisa de la energía depositada. El ángulo entre la trayectoria de la partícula y el eje del haz del detector (o más precisamente la pseudorapidez ) y su ángulo dentro del plano perpendicular se miden con una precisión aproximada de 0,025 radianes . El calorímetro EM de barril tiene electrodos en forma de acordeón y los materiales que absorben energía son plomo y acero inoxidable , con argón líquido como material de muestreo, y se requiere un criostato alrededor del calorímetro EM para mantenerlo suficientemente frío.
El calorímetro de hadrones absorbe energía de las partículas que pasan a través del calorímetro EM, pero interactúan a través de la fuerza fuerte ; estas partículas son principalmente hadrones. Es menos preciso, tanto en la magnitud de la energía como en la localización (dentro de aproximadamente 0,1 radianes solamente). [23] El material que absorbe energía es el acero, con tejas centelleantes que muestran la energía depositada. Muchas de las características del calorímetro se eligen por su rentabilidad; El instrumento es grande y contiene una gran cantidad de material de construcción: la parte principal del calorímetro, el calorímetro de baldosas, tiene 8 metros de diámetro y cubre 12 metros a lo largo del eje del haz. Las secciones más avanzadas del calorímetro hadrónico están contenidas dentro del criostato del calorímetro EM delantero y también utilizan argón líquido, mientras que el cobre y el tungsteno se utilizan como absorbentes.
El espectrómetro de muones [1] [2] [3] es un sistema de seguimiento extremadamente grande que consta de tres partes:
La extensión de este subdetector comienza en un radio de 4,25 m cerca de los calorímetros hasta todo el radio del detector (11 m). Su enorme tamaño es necesario para medir con precisión el impulso de los muones, que primero pasan por todos los demás elementos del detector antes de llegar al espectrómetro de muones. Fue diseñado para medir, de forma independiente, el impulso de muones de 100 GeV con una precisión del 3% y de muones de 1 TeV con una precisión del 10%. Era vital llegar hasta el extremo de montar un equipo tan grande porque una serie de procesos físicos interesantes sólo pueden observarse si se detectan uno o más muones, y porque no se podía medir la energía total de las partículas en un evento. si se ignoraran los muones. Funciona de manera similar al Detector Interior, con muones curvándose para que se pueda medir su impulso, aunque con una configuración de campo magnético diferente , menor precisión espacial y un volumen mucho mayor. También cumple la función de identificar muones simplemente: se espera que muy pocas partículas de otros tipos pasen a través de los calorímetros y posteriormente dejen señales en el espectrómetro de muones. Tiene aproximadamente un millón de canales de lectura y sus capas de detectores tienen un área total de 12.000 metros cuadrados.
El detector ATLAS utiliza dos grandes sistemas magnéticos superconductores para doblar la trayectoria de las partículas cargadas, de modo que se puedan medir sus momentos. [1] [2] [3] Esta flexión se debe a la fuerza de Lorentz , cuyo módulo es proporcional a la carga eléctrica de la partícula, a su velocidad y a la intensidad del campo magnético:
Dado que todas las partículas producidas en las colisiones de protones del LHC viajan a una velocidad muy cercana a la de la luz en el vacío , la fuerza de Lorentz es aproximadamente la misma para todas las partículas con la misma carga eléctrica :
El radio de curvatura debido a la fuerza de Lorentz es igual a
¿ Dónde está el momento relativista de la partícula? Como resultado, las partículas de alto momento se curvan muy poco (grande ), mientras que las partículas de bajo momento se curvan significativamente (pequeño ). La cantidad de curvatura se puede cuantificar y el momento de la partícula se puede determinar a partir de este valor.
El solenoide interno produce un campo magnético de dos teslas que rodea el detector interno. [33] Este alto campo magnético permite que incluso las partículas muy energéticas se curven lo suficiente como para determinar su impulso, y su dirección y fuerza casi uniformes permiten realizar mediciones con mucha precisión. Las partículas con momentos inferiores a aproximadamente 400 MeV se curvarán con tanta fuerza que formarán bucles repetidamente en el campo y probablemente no se medirán; sin embargo, esta energía es muy pequeña en comparación con los varios TeV de energía liberados en cada colisión de protones.
El campo magnético toroidal exterior es producido por ocho bucles de barril superconductores de núcleo de aire muy grandes y dos imanes toroidales de aire con tapas de extremo más pequeños, para un total de 24 bucles de barril, todos situados fuera de los calorímetros y dentro del sistema de muones. [33] Este campo magnético se extiende en un área de 26 metros de largo y 20 metros de diámetro y almacena 1,6 gigajulios de energía. Su campo magnético no es uniforme, porque construir un imán solenoide de tamaño suficiente sería prohibitivamente caro. Varía entre 2 y 8 teslametros.
El detector ATLAS se complementa con un conjunto de cuatro subdetectores en la región delantera para medir partículas en ángulos muy pequeños. [34]
Los sistemas anteriores de lectura de detectores de partículas y detección de eventos se basaban en buses compartidos paralelos como VMEbus o FASTBUS . Dado que dicha arquitectura de bus no puede satisfacer los requisitos de datos de los detectores del LHC, todos los sistemas de adquisición de datos ATLAS dependen de enlaces punto a punto de alta velocidad y redes de conmutación. Incluso con electrónica avanzada para lectura y almacenamiento de datos, el detector ATLAS genera demasiados datos sin procesar para leerlos o almacenarlos todos: alrededor de 25 MB por evento sin procesar, multiplicados por 40 millones de cruces de haz por segundo (40 MHz ) en el centro del detector. . Esto produce un total de 1 petabyte de datos sin procesar por segundo. Al evitar escribir segmentos vacíos de cada evento (supresión cero), que no contienen información física, el tamaño promedio de un evento se reduce a 1,6 MB , para un total de 64 terabytes de datos por segundo. [1] [2] [3]
El sistema de activación [1] [2] [3] [35] utiliza una reconstrucción rápida de eventos para identificar, en tiempo real, los eventos más interesantes para retenerlos para un análisis detallado. En el segundo período de toma de datos del LHC, Run-2, hubo dos niveles de activación distintos: [36]
ATLAS registra permanentemente más de 10 petabytes de datos al año. [1] La reconstrucción de eventos fuera de línea se realiza en todos los eventos almacenados permanentemente, convirtiendo el patrón de señales del detector en objetos físicos, como chorros , fotones y leptones . La computación grid se está utilizando ampliamente para la reconstrucción de eventos, lo que permite el uso paralelo de redes informáticas de universidades y laboratorios en todo el mundo para la tarea intensiva de la CPU de reducir grandes cantidades de datos sin procesar a una forma adecuada para el análisis físico. El software para estas tareas ha estado en desarrollo durante muchos años y se están realizando mejoras, incluso después de que ha comenzado la recopilación de datos. Los individuos y grupos dentro de la colaboración escriben continuamente su propio código para realizar análisis adicionales de estos objetos, buscando en los patrones de partículas detectadas modelos físicos particulares o partículas hipotéticas. Esta actividad requiere procesar 25 petabytes de datos por semana. [1]
El investigador representado a escala en la famosa imagen del detector ATLAS es Roger Ruber, investigador de la Universidad de Uppsala, Suecia. Ruber, uno de los investigadores responsables del imán criostato central del detector ATLAS, estaba inspeccionando los imanes en el túnel del LHC al mismo tiempo que Maximilien Brice, el fotógrafo, se disponía a fotografiar el detector ATLAS. Brice le pidió a Ruber que se colocara en la base del detector para ilustrar la escala del detector ATLAS. Así lo reveló Maximilien Brice y lo confirmó Roger Ruber durante entrevistas en 2020 con Rebecca Smethurst de la Universidad de Oxford. [38]
