ALICE TPC Upgrade

Az említett nagy leállást követő fejlesztés egyik fontos állomása az ALICE egyik központi detektorának, a Time Projection Chamber-nek (TPC) az átalakítása. A megnövekedett adatfolyam más kiolvasó elektronikát kíván, a nagy holtidővel rendelkező ún. gating grid technológia helyett folyamatos kiolvasásra képes rendszer kerül beépítésre. Az újítás a Gas Electron Multiplier (GEM) fóliák tulajdonságaira épít, melyeket a budapesti laborban berendezett QA központban, tisztaszobában vizsgálunk. A fóliák elektromos tulajdonságai erősen korrelálnak a fóliákon taláható (tipikusan 60-90 mikrométer átmérőjű) lyukak méretével. Így a fóliák elektromos tulajdonságait optikai úton is vizsgálhatjuk. Egy telcentrikus lencsével felszerelt X-Y-Z robottal nagyfelbontású képeket készítünk a fóliáról, majd a képeket feldolgozzuk egy GPU-val segített képfelismerő szoftverrel. Ennek segítségével minden fólia minden (kb. 0,5-0,8 millió) lyukát azonosíthatjuk.

ALICE

Az ALICE (A Large Ion Colliding Experiment) kísérlet egyike a 4 nagy kísérletnek a svájci CERN kutatóintézetben. A CERN LHC gyorsítóján folyó kísérletek kivétel nélkül nemzetközi összefogások eredményei, és mint ilyen magyar kutatók is tagjai a kollaborációnak. Az ALICE kísérlet elsődleges célja az anyagnak egy eddig kevéssé ismert formájának a vizsgálata, mégpedig az ún. kvark-gluon plazmáé (QGP). Az anyag ilyen formájának előállításához minden korábbinál nagyobb energiákat kell kis térfogatba koncentrálni, ezért a kísérlet nehéz-ion (jellemzően ólom-ólom) atommag ütközéseket vizsgál.

DAQ - Data Acquisiton

A fizikai vonatkozáson túl nem kis technikai kihívást jelent az ütközéseket övező detektorokból érkező adatmennyiség analízise. A nyers adatfolyam mértéke TB/s nagyságrendű, ami előszűrésre szorul. Ennek a szűrésnek (triggerelés) az elvégzése jelenleg FPGA-kal történik, azonban a tervezett 2014-es nagy leállást követően több új detektor kerül beépítésre az ALICE mágnesbe, a meglévők képességeit fejlesztik. Ezen fejlesztések tükrében felmerül a lehetősége annak, hogy a jelenlegi előszűrő (trigger) architektúra nem lesz képes lépést tartani a nyalábok keltette ütközésekkel. Ennek kiküszöbölésére GPU gyorsított triggerek fejlesztését helyezték kilátásba. Ezen megoldás lehetséges tervezése jelenleg is folyik.

Szimulációk

A QGP tulajdonságait leíró elméleti modellek tesztje a predikció és a kisérleti adatok reprodukciója. Amennyiben a numerikusan (szimulációk útján) szerzett adataink visszaadják a mért (kísérlet során) adatainkat, illetve prediktív erővel is bírnak, úgy elfogadjuk őket. Amennyire nehéz a QGP kísérleti vizsgálata, épp annyira problémás numerikusan kezelni. Ez utóbbi főleg egy-egy ütközés (esemény) számításigényéből fakad, illetve a keletkezett adat méretéből is. A szimulációs szoftver láncolatban a legtöbb időt a GÉANT modul emészti fel, ami az anyagi kölcsönhatások fizikájáért felelős. Ezen modul párhuzamos feldolgozásra alkalmas verziója (akár GPU gyorsításra is alkalmasan) szintén aktív kutatás tárgya.

A csoport részt vesz a Hijing++ fejlesztésében, amely a CERN-ben futtattot PYTHIA esemény generátor nagy-energiás, C++ra átírt változata, amely nagy gondot fordít a két csomag integrációjának elmélyítésére, valamint a teljesítményre modern nyelvi konstrukciókat alkalmazva.