Sperimentare l'LHC su percorsi veloci
Nell'ambito dell'esperimento, due fasci di particelle collidono frontalmente a velocità estremamente elevate, ricreando in tal modo le condizioni dei momenti dell'Universo successivi al Big Bang. Gli scienziati, che sperano di visualizzare nuove particelle nei detriti delle collisioni, fucina di nuove e interessanti prospettive sui cosmi, tentano di comprendere i nuovi concetti fisici alla base del Modello standard, ovvero la teoria concepita negli anni 70 che spiega le modalità di interazione delle particelle subatomiche. In futuro, l'energia delle collisioni, che raggiunge 14 teraelettronvolt, aumenterà la complessità della selezione efficace e in tempo reale di eventi rari attualmente riprodotti mediante l'utilizzo di calorimetri e rivelatori di muoni. Alla luce di ciò, il progetto ARTLHCFE ("Accurate real-time tracking in LHC full events") ha proposto un potenziamento significativo del FastTracker. Il processore hardware dedicato è in grado di eseguire un'accurata ricostruzione delle tracce delle particelle nell'intero rivelatore ATLAS (un apparato toroidale per l'LHC). Questa tecnica laboriosa di riconoscimento dei modelli si basa su tecnologie incentrate sulla memoria associativa attraverso il calcolo parallelo. I modelli recuperati in un evento vengono confrontati con tutti i modelli precalcolati per la ricerca di tracce candidate, nel tentativo di ridurre la complessità degli algoritmi a un problema lineare. La nuova tecnica basata sulla risoluzione variabile, ideata nell'ambito del progetto ARTLHCFE, determina un aumento dell'efficacia della memoria associativa di un fattore cinque. Il FastTracker è costituito da migliaia di chip di memoria associata in grado di ricostruire le tracce a una velocità di oltre 100 chilohertz. La selezione condotta tra i modelli abbinati è stata ulteriormente semplificata grazie all'utilizzo delle costanti di valutazione dei parametri delle tracce precalcolate e l'adozione di tecniche di elaborazione del segnale digitale nelle reti di porte programmabili dall'utilizzatore (FPGA). Ai fini della formattazione dei dati e della valutazione dei parametri delle tracce, è stato impiegato all'incirca un migliaio di FPGA, in grado di eseguire fino a un miliardo di valutazioni al secondo. Subito dopo la loro creazione, le prime schede del FastTracker sono state integrate nel rivelatore ATLAS per scopi di testing. Gli scienziati hanno calcolato correttamente i parametri di tutte le tracce in un evento applicando restrizioni qualitative in meno di 100 millisecondi. Il gruppo di lavoro di ARTLHCFE è attualmente alla ricerca di applicazioni che vanno oltre la fisica ad alta energia e trovano terreno fertile negli studi sul cervello.
