We zijn met een paar collega’s, promovendi en postdocs, de afgelopen weken druk bezig met de ‘generale repetitie’ voor de eerste botsingen bij LHC. Een laatste oefening in de analyse van de botsingen met de Atlas detector voordat de echte eraan komen, over een paar maanden.

Deze ‘generale’ is breed opgezet binnen de Atlas collaboratie. Een groep uit Berkeley heeft in afzondering miljoenen botsingen tussen protonen gesimuleerd, volgens de wetten van het Standaardmodel. Daar hebben ze wellicht botsingen bij gevoegd waar Higgs deeltjes, supersymmetrie of zwarte gaten worden gemaakt, maar wat er precies werd gesimuleerd weten alleen zij. In een volgende stap hebben anderen met honderden computers de complexe Atlas detector voor deze botsingen gesimuleerd. Dit is een flinke technische uitdaging en nam een aantal weken in beslag. Wat je uiteindelijk overhoudt is een hoeveelheid data zoals Atlas zal uitspuwen als LHC aangaat; en de groep uit Berkeley speelt voor God.

En dan ineens, in een tijdbestek van een paar uur, werd deze data door het Atlas trigger systeem gepompt alsof de versneller op volle toeren draait. Het trigger systeem is gemaakt om ongeveer 200 interessante botsingen per seconde te selecteren uit de 40 miljoen botsingen die de LHC per seconde produceert. De rest wordt weggegooid. De geselecteerde botsingen worden vervolgens gereconstrueerd en verspreid naar 10 verschillende Tier-1 centra’s over de hele wereld voor verdere analyse (een van die centra’s is het Nikhef in samenwerking met SARA, het academische rekencentrum van Amsterdam). Fysici pikken die data vervolgens op en passen hun analyse technieken toe, in de hoop nieuwe fysica te zien.

De ‘generale’ is de ultieme test voor deze hele procedure en de verschillende stappen werden zo realistisch mogelijk aangepakt. Specialisten, ieder verantwoordelijk voor een onderdeel van de detector, monitoren de data stroom. Omdat er maar een paar uur gesimuleerde data beschikbaar was werd die een aantal keren achter elkaar door het trigger systeem gestuurd, om de ‘druk een beetje hoog te houden’. In dagelijkse bijeenkomsten werd de kwaliteit van de reconstructie beoordeeld en besloten of de huidige versie van de software goed genoeg was. En inderdaad, verschillende keren werd de software aangepast en de reconstructie opnieuw opgestart. En dat terwijl de trigger maar nieuwe, goedgekeurde botsingen bleef aanleveren. Bij goedkeuring (‘sign-off’) werd de data doorgestuurd naar de Tier-1 centra’s en kwam er weer wat lucht in het systeem.

En hier op Nikhef waren we ‘eager’ om de data te analyseren. Aanvankelijk kostte het nog wat moeite om de data in onze analyseprogrammatuur te krijgen, maar met Hurng-Chun, onze Taiwaneese expert op het gebied van data distributie, Wouter, Folkert en Martijn als onze software experts, en Alexander, Manouk, Pamela, Giuseppe en anderen als enthousiaste fysici hadden we de volgende dag de eerste distributies van botsingen op het scherm. Het ‘interpreteren’ kon beginnen en we hadden direct een aantal bulten en structuren in de grafieken waar we geen raad mee wisten. Hadden die goden uit Berkeley enorm waanzinnige botsingen gegenereerd of deed de Atlas detector niet helemaal wat we verwachtten? Iets mis met de trigger? Identificeren we elektronen wel goed?

In de afgelopen dagen hebben we de bulten en structuren grotendeels kunnen verklaren en vanmiddag hebben we nog een laatste bijeenkomst onder elkaar om de puntjes op de i te zetten. Alas, het is maar een paar uur LHC data en we hebben er geen Higgs in ontdekt. Maar we zien wel het eerste, vage signaal van top-quarks en vanmiddag gaan we dat kwantificeren. Morgen en donderdag zullen we onze resultaten aan collega’s op Cern presenteren; de goden uit Berkeley zijn erbij.

Volgend artikel in dit blog