Gli esperimenti al Large Hadron Collider (LHC) richiedono sistemi di selezione degli eventi ad alte prestazioni, noti come "trigger" nella fisica delle particelle, per filtrare il flusso di dati a livelli gestibili. I trigger selezionano eventi con caratteristiche distintive, come interazioni o collisioni di particelle registrate in rilevatori di particelle, e li rendono disponibili per analisi fisiche. In pochi secondi, il complesso sistema è in grado di determinare se vale la pena conservare o meno le informazioni su un determinato evento di collisione.
Gli esperimenti ATLAS e CMS utilizzano trigger su due livelli. Il primo trigger funziona in sincronia con la velocità con cui i gruppi di particelle si scontrano nei rilevatori, decidendo in meno di 10 microsecondi quali dati conservare. Gli eventi che superano il trigger di primo livello passano al secondo trigger di alto livello per un'ulteriore selezione. Gli eventi selezionati vengono quindi inviati al data center del CERN, dove i dati vengono copiati, archiviati e infine resi disponibili agli scienziati di tutto il mondo per l'analisi dei dati.
In preparazione per l'LHC ad alta luminosità (HL-LHC), i rilevatori ATLAS e CMS verranno aggiornati con una granularità spaziale e temporale più fine, che si tradurrà in più dati per ciascuna collisione. Il principio è lo stesso di scattare una foto con una fotocamera con più pixel:il file risultante sarà più grande perché l'immagine conterrà più dettagli e la foto sarà di qualità superiore. Per prepararsi al diluvio di dati previsto quando l'LHC entrerà nell'era dell'alta luminosità, gli scienziati devono sviluppare nuove strategie per l'elaborazione e la selezione degli eventi più sofisticate.
L’obiettivo chiave del progetto quinquennale Next-Generation Triggers (NextGen) è ottenere maggiori informazioni fisiche dai dati HL-LHC. La speranza è quella di scoprire fenomeni ancora invisibili selezionando in modo più efficiente eventi fisici interessanti rifiutando il rumore di fondo. Gli scienziati utilizzeranno l'ottimizzazione della rete neurale, algoritmi di ispirazione quantistica, tecniche di calcolo ad alte prestazioni e FPGA (field-programmable gate array) per migliorare la modellazione teorica e ottimizzare i loro strumenti nella ricerca di eventi ultra-rari.
Le basi del progetto NextGen furono gettate nel 2022 quando un gruppo di donatori privati, tra cui l'ex CEO di Google Eric Schmidt, visitò il CERN. Questa prima visita stimolante si è poi evoluta in un accordo con il Fondo Eric e Wendy Schmidt per l'innovazione strategica, approvato dal Consiglio del CERN nell'ottobre 2023, per finanziare un progetto che avrebbe aperto la strada ai futuri sistemi di trigger presso HL-LHC e oltre :è nata la NextGen.
NextGen collaborerà con esperti del mondo accademico e industriale. Il lavoro si basa sui principi della scienza aperta e della condivisione delle conoscenze incorporati nella governance istituzionale e nel modus operandi del CERN. Il progetto comprende un pacchetto di lavoro dedicato all'istruzione e alla sensibilizzazione, un programma di formazione multidisciplinare unico per i ricercatori NextGen ed eventi e conferenze mirati per la più ampia comunità di scienziati interessati al campo. La proprietà intellettuale generata nell'ambito del progetto NextGen Triggers, di proprietà del CERN, sarà rilasciata e condivisa con licenze aperte in conformità con la politica di scienza aperta del CERN.
Il progetto NextGen Triggers segnerà un nuovo capitolo nella fisica delle alte energie, sfruttando sistemi aggiornati di selezione degli eventi e tecniche di elaborazione dei dati per sbloccare un regno di scoperte.
Fornito dal CERN
