Promotionsvortrag von Niklas Nolte

Das LHCb Experiment am Large Hadron Collier am CERN wird momentan für die nächste Datennahme verändert und modernisiert. Die instantane Luminosität wird um einen Faktor fünf erhöht, damit mehr Daten in kürzerer Zeit aufgenommen werden können. Die erste Stufe der Datennahme, der Hardwaretrigger, wird entfernt. LHCb muss nun eine Kollisionsrate von 30 MHz in Echtzeit verarbeiten. In dieser Arbeit werden drei Projekte vorgestellt, die signifikant zu der Entwicklung eines schnellen und effizienten Triggersystems beitragen.

Der erste Beitrag ist ein Scheduling Algorithmus mit vernachlässigbarem Overhead in der neuen Trigger-Applikation. Der Algorithmus steuert das Multi-Threading des Systems und ist der erste Algorithmus in LHCb, der den technischen Spezifikationen des Systems genügt. Durch die Restriktion auf Inter-Event Parallelismus können die meisten teuren Entscheidungen schon vor der Laufzeit der Applikation getroffen werden.

Der zweite Beitrag besteht aus mehreren Algorithmen zur Filterung und Kombination von Teilchen in der Kollision. Diese Algorithmen sind bis zu mehreren Größenordnungen schneller als die aktuellen, etablierten Algorithmen. Der Einsatz der neuen Algorithmen in der zweiten Trigger-Phase (HLT2) ist ein wichtiger Schritt zur Vervollständigung eines Trigger-Systems, dass den erhöhten Anforderungen entspricht.

Das letzte Projekt beschäftigt sich mit der Bandbreite, mit der der Trigger Kollisionen abspeichert. Dazu wird die wichtigste Selektion im HLT2 betrachtet, der topologische Trigger. Dieser Trigger versucht, Zerfälle von beauty Hadronen inklusiv zu selektieren. Zuerst wird der Selektionsalgorithmus selber optimiert. In einem zweiten Schritt werden die Kollisionen, die der Selektion entsprechen, getrimmt. Irrelevante Information für die Analyse von beauty Hadronen in diesen Kollisionen werden entfernt. Damit kann die Bandbreite pro gespeicherter Kollision verringert werden.

Dissertation von Niklas Nolte (2021): A Selection Framework for LHCb's Upgrade Trigger

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