Die derzeitige Technologie erlaubt es nicht, alle Proton-Proton-Kollisionsdaten des Large Hadron Collider (LHC) zu speichern und zu analysieren. Es ist daher notwendig, die Daten nach den wissenschaftlichen Zielen jedes Experiments herauszufiltern. Physiker nennen diesen Auswahlprozess den „Trigger“.
Daher erfolgt die Datenaufnahme und -analyse am LHC traditionell in zwei Schritten. In der ersten, die Physiker „online“ nennen, zeichnet der Detektor die Daten auf, die dann von schneller Elektronik und Computern ausgelesen und ein ausgewählter Bruchteil der Ereignisse auf Disketten und Magnetbändern gespeichert werden.
Später werden die gespeicherten Ereignisse „offline“ analysiert. Bei der Offline-Analyse werden wichtige Daten aus dem Online-Prozess verwendet, um die Parameter zu bestimmen, mit denen die Subdetektoren des LHCb eingestellt und kalibriert werden. Dieser gesamte Prozess dauert lange und beansprucht eine große Menge an Personal- und Computerressourcen.
Um diesen Prozess zu beschleunigen und zu vereinfachen, hat die LHCb-Kollaboration eine revolutionäre Verbesserung der Datenerfassung und -analyse vorgenommen. Mit einer neuen Technik namens Echtzeitanalyse findet der Prozess der Anpassung der Teildetektoren online automatisch statt und die gespeicherten Daten stehen sofort offline für die physikalische Analyse zur Verfügung.
In LHC Run 2 war der Auslöser von LHCb eine Kombination aus schneller Elektronik („Hardware-Auslöser“) und Computeralgorithmen („Software-Auslöser“) und bestand aus mehreren Stufen. Aus den 30 Millionen Protonenkollisionen pro Sekunde (30 MHz) im LHCb-Detektor wählte das Triggersystem die interessanteren Kollisionsereignisse aus und reduzierte schließlich die Datenmenge auf etwa 150 kHz. Anschließend nutzten verschiedene automatische Prozesse diese Daten, um neue Parameter zu berechnen, um den Detektor zu justieren und zu kalibrieren.
Für Run 3 und darüber hinaus hat sich das gesamte Triggersystem radikal geändert: Der Hardware-Trigger wurde entfernt und der gesamte Detektor wird mit der vollen LHC-Bündelkreuzungsrate von 40 MHz ausgelesen. Dadurch kann LHCb Echtzeitanalysen für die gesamte Datenauswahl verwenden, was sie viel präziser und flexibler macht.
Die Echtzeit-Rekonstruktion ermöglicht es LHCb, nicht nur interessante Ereignisse herauszupicken, sondern auch die rohen Detektordaten in Echtzeit zu komprimieren. Dies bedeutet, dass es eine enorme Flexibilität gibt, um sowohl die interessantesten Ereignisse als auch die interessantesten Teile jedes Ereignisses auszuwählen und so die Computerressourcen von LHCb optimal zu nutzen. Am Ende werden jede Sekunde rund 10 Gigabyte an Daten dauerhaft aufgezeichnet und Physikanalytikern zur Verfügung gestellt.
Der Erfolg der Echtzeitanalyse war nur dank der außergewöhnlichen Arbeit der Online- und Subdetektorteams während des Baus und der Inbetriebnahme dieser brandneuen Version des LHCb-Detektors möglich.