La technologie actuelle ne permet pas de stocker et d’analyser toutes les données de collision proton-proton du Grand collisionneur de hadrons (LHC). Il est donc nécessaire de filtrer les données en fonction des objectifs scientifiques de chaque expérience. Les physiciens appellent ce processus de sélection le « déclencheur ».
Ainsi, la saisie et l’analyse des données au LHC se font traditionnellement en deux étapes. Dans le premier, que les physiciens appellent « en ligne », le détecteur enregistre les données, qui sont ensuite lues par des appareils électroniques et des ordinateurs rapides, et une fraction sélectionnée des événements est stockée sur des disques et des bandes magnétiques.
Plus tard, les événements stockés sont analysés « hors ligne ». Dans l’analyse hors ligne, des données importantes tirées du processus en ligne sont utilisées pour déterminer les paramètres avec lesquels ajuster et calibrer les sous-détecteurs de LHCb. Tout ce processus prend beaucoup de temps et utilise une grande quantité de ressources humaines et informatiques.
Afin d’accélérer et de simplifier ce processus, la collaboration LHCb a apporté une amélioration révolutionnaire à la prise et à l’analyse des données. Avec une nouvelle technique appelée analyse en temps réel, le processus de réglage des sous-détecteurs se déroule automatiquement en ligne et les données stockées sont immédiatement disponibles hors ligne pour l’analyse physique.
Dans LHC Run 2, le déclencheur de LHCb était une combinaison d’électronique rapide (« déclencheur matériel ») et d’algorithmes informatiques (« déclencheur logiciel ») et se composait de plusieurs étapes. Parmi les 30 millions de collisions de protons par seconde (30 MHz) se produisant dans le détecteur LHCb, le système de déclenchement a sélectionné les événements de collision les plus intéressants, réduisant finalement la quantité de données à environ 150 kHz. Ensuite, divers processus automatiques ont utilisé ces données pour calculer de nouveaux paramètres afin d’ajuster et d’étalonner le détecteur.
Pour l’exploitation 3 et au-delà, l’ensemble du système de déclenchement a radicalement changé : le déclencheur matériel a été supprimé et l’ensemble du détecteur est lu à la pleine fréquence de croisement de paquets du LHC de 40 MHz. Cela permet à LHCb d’utiliser l’analyse en temps réel pour la sélection complète des données, ce qui la rend beaucoup plus précise et flexible.
La reconstruction en temps réel permet à LHCb non seulement de sélectionner les événements intéressants, mais également de compresser les données brutes du détecteur en temps réel. Cela signifie qu’il y a une grande flexibilité pour sélectionner à la fois les événements les plus intéressants et les éléments les plus intéressants de chaque événement, faisant ainsi le meilleur usage des ressources informatiques de LHCb. Au final, environ 10 gigaoctets de données sont enregistrées en permanence chaque seconde et mises à disposition des analystes physiciens.
Le succès de l’analyse en temps réel n’a été possible que grâce au travail extraordinaire des équipes en ligne et des sous-détecteurs lors de la construction et de la mise en service de cette toute nouvelle version du détecteur LHCb.