26 сентября 2023 года группа ускорителя Европейского совета по ядерным исследованиям ЦЕРН в Женеве объявила о стабильных условиях свинцового пучка, положив начало первой за пять лет кампании по сбору данных о столкновениях ионов свинца. С тех пор и до позднего вечера 29 октября ускоритель производил столкновения ионов свинца с самой высокой в ​​мире энергией столкновения — 5,36 терраэлектронвольт на сталкивающуюся ядерную частицу (нуклон-нуклонное столкновение).

Помимо энергии столкновений , значительно увеличилась и частота столкновений по сравнению с периодами сбора данных в предыдущие годы. Детектор ALICE, специализирующийся на регистрации столкновений атомных ядер свинца, зафиксировал в 20 раз больше событий, чем за предыдущие четыре периода сбора данных вместе взятые — каждый из которых длился около месяца, а первый из них датируется 2010 годом.

Это важно из-за огромного количества частиц, которые рождаются и распадаются за очень короткий промежуток времени во время столкновений. Запись треков этих частиц позволяет сделать выводы о том, что именно происходит в момент столкновения и вскоре после него: частицы распадаются на свои элементарные компоненты — кварки и глюоны — и образуют своего рода «суп материи», так называемый «суп материи». кварк-глюонная плазма.

Сразу после этого снова образуются новые, очень нестабильные частицы, которые в конечном итоге превращаются в стабильные частицы в сложных цепочках распада. Таким образом, исследователи эксперимента ALICE изучают свойства материи в том виде, в каком она существовала вскоре после Большого взрыва.

Исследовательские группы из Университета Гете во Франкфурте участвуют в экспериментах: новый рекорд впервые стал возможен благодаря тому, что самый мощный в мире ускоритель частиц, Большой адронный коллайдер (БАК), был модернизирован в ходе четырехлетней фазы реконструкции с 2018 по 2022 год. модернизация детектора ALICE за тот же период времени позволяет ему регистрировать следы более высокой частоты столкновений БАКа.

Для проведения этих модернизаций пришлось заменить считывающие детекторы центрального детектора эксперимента, так называемой камеры проекции времени (TPC). Профессор Харальд Аппельсхойзер из Института ядерной физики Франкфуртского университета имени Гёте (IKF) возглавляет проект, рассчитанный на 10 лет.

Огромный объем данных, генерируемых во время измерений, который достигает диапазона терабайт в секунду только для TPC, представляет собой серьезную проблему. Чтобы иметь возможность существенно сократить объем хранимых данных, этот поток данных должен обрабатываться в реальном времени, используя эффективные методы распознавания образов. Специально для этого эксперимента был создан вычислительный кластер узлов обработки событий (EPN).

Проект EPN, основанный как на традиционных вычислительных ядрах (ЦП), так и на специальных графических процессорах, возглавляет Фолькер Линденструт, профессор высокопроизводительной компьютерной архитектуры в Университете Гете и научный сотрудник Франкфуртского института перспективных исследований (FIAS).

Измерения при более высоких частотах столкновений являются большим успехом программы тяжелых ионов ЦЕРН. Профессор Аппельсхойзер заявил: «Наконец-то это происходит. Мы работали над этим в течение 10 лет и с нетерпением ждем оценки данных, которые мы сейчас получили. Я хотел бы особенно поблагодарить Федеральное министерство образования и исследований Германии за его долгосрочную поддержку. Срочное финансирование, не в последнюю очередь потому, что единственный способ добиться успеха исследовательских проектов такого масштаба — это иметь такого надежного партнера».