Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR

Von großen und kleinen Experimenten: Mini CBM
HADES

Von großen und kleinen Experimenten: Mini CBM

Wir erinnern uns, dass im CBM-Experiment relativistische Kern-Kern-Kollisionen mit beispiellosen Kollisionsraten von bis zu 10 MHz gemessen werden sollen, was Datenraten von bis zu 1 TB pro Sekunde generieren wird. Es stellt also nicht nur der experimentelle Aufbau eine Herausforderung für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz Forschungsakademie Hessen für FAIR dar, sondern auch die Erfassung der aus den Experimenten gewonnenen ungeheuren Datenmengen.

Damit später beim Hauptexperiment alles einwandfrei läuft, wurde daher schon jetzt ein kompletter Testaufbau geschaffen: Das sogenannte mCBM@SIS18 (mini Compressed Baryonic Matter-Experiment, kurz mCBM) am SIS18 (Schwerionensynchrotron 18). Es stellt das FAIR Phase-0-Experiment dar und wurde vor allen anderen ins Leben gerufen.

An ihm werden die Detektorkomponenten, die später für den CBM-Aufbau vorgesehen sind, hinsichtlich ihrer Funktionsweise geprüft. Das heißt, dass ein Großteil der Systeme schon in ihrem Zusammenwirken getestet werden, bevor sie im Hauptexperiment zum Einsatz kommen. Dies betrifft den Betrieb der Detektorprototypen in einer Hochrate-Kern-Kern-Kollisionsumgebung, das Free-Streaming-Datenerfassungssystem einschließlich des Datentransports zu einer Hochleistungs-Rechnerfarm im Green IT Cube, die Online-Spur- und Ereignisrekonstruktion sowie die Algorythmen zur Ereignisauswahl, die Offline-Datenanalyse und schließlich das Detektor-Kontrollsystem unter realistischen Experimentbedingungen. Das mCBM-Experiment wird es also ermöglichen, die Leistung der Detektor-Subsysteme einschließlich der Softwarekette unter realistischen Experimentbedingungen zu testen und zu optimieren. Dadurch wird gewährleistet, dass das geplante CBM-Experiment mit einem großen Erfahrungsschatz hinsichtlich der ordnungsgemäßen Funktion und Leistungsfähigkeit der künftigen CBM-Detektorsysteme und der dazugehörenden Elektronik startet. Dank der aus mCBM gewonnenen Expertise wird somit eine schnellere Inbetriebnahme des CBM-Experiments möglich.

Der Testaufbau umfasst aber nicht nur Detektormodule aller CBM-Detektor-Subsysteme, sondern er ist bereits hinter einem festen Target unter einem bestimmten Winkel positioniert und verzichtet dabei auf ein Magnetfeld, sodass geladene Teilchen gemessen werden können, die in Kern-Kern-Kollisionen erzeugt werden und die Detektorstationen auf geraden Bahnen durchlaufen. Somit ist es möglich, schon jetzt schwache Hyperonenzerfälle zu rekonstruieren, wobei in Kombination mit den hohen Ereignisraten sogar die Hyperonenproduktion selbst bei sehr niedrigen Strahlenergien untersucht werden kann. So wird der Testaufbau selbst zur Experimentierstation, aus der die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz Forschungsakademie bereits wichtige physikalische Erkenntnisse gewinnen können.

mini CBM
mCBM@SIS18
Von großen und kleinen Experimenten: Mini CBM