Laatste loodjes voor de ALICE-detector

02 - 12 - 2018


In de LHC-versneller op deeltjeslab CERN in Genève doofden zondagmiddag de laatste loodbundels. Vanaf maandag zal de versneller twee jaar stilliggen voor upgrades van de LHC zelf en de experimenten. Nikhef-onderzoeker Marco van Leeuwen van het ALICE-experiment schreef een blog over de laatste loodjes voor de long shutdown.

“Zondagavond om tien over vijf hebben we de laatste botsingen van 2018 in de Large Hadron Collider (LHC) geregistreerd. De rest van de avond en nacht worden er nog versnellertests gedaan ter voorbereiding van de volgende runs, maar de meetcampagne voor 2018 is nu officieel afgelopen.

In de laatste weken van dit jaar heeft LHC loodkernen versneld voor onderzoek aan het quark-gluonplasma, een extreme vorm van materie, waarin de atoomkernen smelten en de quarks en gluons waaruit protonen bestaan kortstondig vrijkomen.

In het onderzoeksprogramma van het ALICE-experiment staat dit onderwerp centraal en voor ons eindigt het jaar dus met een hoogtepunt. Sinds de laatste loodrun in 2015 zijn er verschillende verbeteringen in de detector gemaakt, met name een upgrade van de uitleeselektronica, waardoor we dit jaar veel meer botsingen hebben kunnen opnemen dan in 2015.

Om de data te verzamelen is een heel team van mensen rond de klok bezig. Er zijn altijd vier personen ‘op shift’ in de controlekamer om de detector te bedienen en het meetprogramma uit te voeren, maar daarnaast is er een team experts beschikbaar die hulp bieden als een detector problemen heeft.

Tijdens de loodrun wordt van de detectiesystemen het uiterste gevergd: in elke botsing worden honderden of zelfs duizenden deeltjes geproduceerd; met ongeveer achtduizend botsingen per seconde is de hoeveelheid signalen de de detectorsystemen erg groot, en dat kan crashes van bijvoorbeeld hoogspanningsystemen en uitleeselektronica veroorzaken.

Ter voorbereiding van de run zijn verschillende tests uitgevoerd met grote aantallen proton-botsingen. Met die ervaring is het gelukt om de detectoren heel stabiel houden. Elke dag wordt de balans opgemaakt  van hoeveel botsingen er gedetecteerd zijn, en hoeveel uur de detector-systemen gefunctioneerd hebben. Aan de hand daarvan wordt besproken of er manieren zijn om het verzamelen van data nog efficiënter te maken.

Het is nu even rust voor het team in de controlekamer, maar ondertussen wordt er al hard gewerkt aan de verwerking van de meetgegevens. De totale verzamelde hoeveelheid gegevens is ongeveer 5 PetaByte (5000 Terabyte). Het verwerken van al die meetgegevens vergt heel wat computertijd. Al tijdens het verzamelen van de data is er continu een deel van de data verwerkt, en zijn er dagelijks bijeenkomsten om de kwaliteit van de verzamelde meetgegevens te bespreken.

Na een calibratie-ronde, begint de echte gegevensverwerking, waarin computerprogramma’s de sporen van geladen deeltjes in de detector reconstrueren. We kijken uit allemaal uit naar de eerste meetresultaten met de verzamelde data.

End-of-run party bij LHCb, maandagavond.

End-of-run party bij ALICE

Op maandag gaan de bundels van de LHC uit voor twee jaar; in die periode is er een programma van onderhoud en verbeteringen. Met name voor ALICE wordt het een drukke tijd: een groot deel van de detectiesystemen wordt vervangen door nieuwe systemen; met name de siliciumdetectoren die het hart van de detector vormen worden vervangen door modernere technologie.

Om dat allemaal in twee jaar voor elkaar te krijgen is een gedetailleerde planning gemaakt, waarvan de eerste stappen maandagochtend meteen plaatsvinden. Na de upgrade kan de nieuwe detector vijftigduizend lood-botsingen per seconde registreren, meer dan vijftig keer meer dan nu.”

Maandagochtend koppelen ALICE-onderzoekers in de ondergrondse hal de eerste systemen van de detector los.