Los experimentos en el LHC avanzan a gran velocidad
En los experimentos realizados en el LHC, dos haces de partículas colisionan a velocidades sumamente elevadas que reproducen las condiciones del Universo instantes después del Big Bang. Los científicos confían en observar partículas nuevas entre los restos de estas colisiones que proporcionen información nueva sobre el cosmos. Están buscando una nueva física más allá del Modelo Estándar, la teoría enunciada en los años setenta para explicar cómo interactúan las partículas subatómicas. En el futuro, la energía de las colisiones alcanzará los catorce teraelectronvoltios, lo cual aumentará la complejidad de seleccionar de forma eficiente en tiempo real los fenómenos raros, tarea que actualmente se lleva a cabo mediante calorímetros y detectores de muones. En esta situación, el proyecto «Accurate real-time tracking in LHC full events» (ARTLHCFE) propuso una mejora importante de FastTracker. Este procesador de hardware exclusivo puede realizar una reconstrucción precisa de las trayectorias de las partículas por todo el detector ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus). El laborioso reconocimiento de patrones se basa en tecnología de memoria asociativa mediante computación en paralelo.Los patrones que se observan en cada evento se comparan con todos los patrones precalculados con el fin de localizar trayectorias candidatas. Este enfoque reduce la complejidad de los algoritmos a un problema lineal. Esta técnica nueva se basa en la resolución variable desarrollada dentro del proyecto ARTLHCFE y aumenta la eficacia de la memoria asociativa en un factor cinco. FastTracker consta de miles de chips de memoria asociados que reconstruyen trayectorias a una velocidad superior a los 100 kHz. La selección entre los patrones coincidentes se simplificó aún más utilizando constantes de ajuste precalculadas y aprovechando el procesamiento digital de señales en matrices de puertas programables in-situ (FPGA). Se utilizaron alrededor de mil FPGA que realizan hasta mil millones de ajustes por segundo para formatear datos y ajustar trayectorias. Poco después de tener listas las primeras placas de FastTracker, se integraron en el detector ATLAS para realizar pruebas. Esto permitió calcular correctamente los parámetros de todas las trayectorias de un evento y aplicar restricciones de calidad en menos de cien milisegundos. Los científicos de ARTLHCFE ahora buscan aplicaciones más allá de la física de altas energías, en estudios del cerebro.
