La technologie actuelle ne permet pas de stocker et d’analyser toutes les données issues de collisions proton-proton réalisées au Grand collisionneur de hadrons (LHC). Ces données doivent donc être filtrées en fonction des objectifs scientifiques de chaque expérience, par un processus de sélection que les physiciens appellent « déclenchement ». Ainsi, l’acquisition et l’analyse de données au LHC se déroulent normalement en deux étapes. Premièrement, la prise de données « en ligne » : le détecteur enregistre les données, qui sont ensuite lues très rapidement par des systèmes électroniques et des ordinateurs, et une sélection de ces événements est stockée sur des disques et sur des bandes magnétiques. Dans un deuxième temps, les événements stockés sont analysés « hors ligne » : des données importantes collectées pendant le processus en ligne sont utilisées pour définir les paramètres servant à régler et à étalonner les sous-détecteurs de LHCb. Tout ce processus est long et mobilise quantité de ressources humaines et informatiques.
Afin d’accélérer et de simplifier le processus, la collaboration LHCb a apporté des améliorations révolutionnaires à l’acquisition et l’analyse de données. Grâce à une nouvelle technique dénommée analyse en temps réel, le processus de réglage des sous-détecteurs se déroule en ligne de façon automatique, et les données stockées sont immédiatement disponibles hors ligne pour l’analyse de physique.
Lors de la deuxième période d’exploitation du LHC, le système de déclenchement de LHCb associait des systèmes électroniques rapides (« déclenchement matériel ») à des algorithmes informatiques (« déclenchement par logiciel ») et comportait de multiples étapes. Ce système de déclenchement sélectionnait les collisions les plus intéressantes parmi les 30 millions de collisions proton-proton par seconde (30 Mhz) se produisant dans le détecteur LHCb, pour finir par réduire le volume de données par unité de temps à 150 kHz environ. Ensuite, ces données étaient utilisées par différents processus automatiques pour calculer de nouveaux paramètres afin de régler et d’étalonner le détecteur.
Pour la troisième période d’exploitation, et la suite, l’ensemble du système de déclenchement a subi une transformation radicale, avec la fin du déclenchement matériel. La lecture, sur l’ensemble du détecteur, s’effectue à la cadence maximale de croisement des paquets du LHC, soit 40 MHz. LHCb peut ainsi appliquer la technique d’analyse en temps réel à tout l’échantillon des données, avec un énorme gain de précision et de flexibilité.
Grâce à cette technique, LHCb peut non seulement sélectionner les événements intéressants, mais aussi compresser les données brutes du détecteur en temps réel. Tout cela apporte une flexibilité incomparable, car on peut ainsi sélectionner à la fois les événements les plus intéressants et les phases les plus intéressantes de chaque événement, et ainsi d’exploiter tout le potentiel des ressources informatiques de LHCb. Finalement, environ 10 gigaoctets de données sont enregistrées à titre permanent chaque seconde pour être utilisées dans le cadre de l’analyse de physique.
La réussite de l’analyse en temps réel a été rendue possible par le travail extraordinaire réalisé par les équipes chargées des systèmes en ligne et du sous-détecteur pendant la construction et la mise en service de cette toute nouvelle version du détecteur LHCb. Pour en savoir plus sur le nouveau système de déclenchement de LHCb, et sur le travail de ces équipes, consultez le site web de la collaboration (en anglais).