Präzisionsstudien des Quark-Gluon Plasma mit ALICE bei hoher Rate

Abstract

Die Arbeiten der Frankfurter Gruppe, die im Kontext der im ErUM-FSP T01 organisierten deutschen ALICE Universitätsgruppen in Münster, Heidelberg, München, Bonn, Bielefeld und Tübingen sowie der GSI durchgeführt wurden, stellen einen erheblichen Beitrag zum Betrieb des ALICE Experimentes, speziell der Detektoren TPC und TRD dar. Insbesondere die TPC, wo die Projektleitung in Frankfurt liegt, wurde in den vergangenen Förderperioden mit erheblicher Unterstützung aus dem ErUM-Pro Programm umfassend aufgerüstet, um in Run 3 und 4 dank GEM-basierter Auslesekammern und kontinuierlicher Auslese eine Steigerung der Datenrate um bis zu einem Faktor 100 in Pb-Pb Kollisionen zu ermöglichen. Nachdem die neuen Komponenten bereits in der Förderperiode 18-21 erfolgreich installiert wurden, bestand im Berichtszeitraum die Hauptaufgabe darin, einen reibungslosen Betrieb bei erheblich gesteigerten Kollisionsraten zu gewährleisten sowie die erforderlichen Kalibrierungen zu implementieren und anzuwenden. Zu den wesentlichen Entwicklungen gehört die Einbindung der Detektorsteuerung in das ALICE Detektorkontrollsystem DCS und die Entwicklung und Optimierung wesentlicher Teile der im FPGA der ALICE Auslesemodule CRU implementierten TPC user logic. Hierzu zählen die Algorithmen zur Bestimmung und Subtraktion der Sockelwerte sowie die Korrekturen des common mode Signals und des Ionen-Nachpulses. Erhebliche Anstrengungen gingen außerdem in die Entwicklung eines hochkomprimierten TPC Rohdatenformats, dessen Umsetzung maßgeblich für das Einhalten der Bandbreitenlimitierung des ALICE Auslesesystems von etwa 1 GB/s ist, da die TPC mit über 95% den Hauptbeitrag zum Datenstrom von ALICE liefert. Eine große Herausforderung, die sich aus dem kontinuierlichen Betrieb der TPC ohne Gating Grid ergibt, besteht in den raumladungsbedingten Driftfeldverzerrungen. Hier konnten iterative und datenbasierte Methoden entwickelt und bereitgestellt werden, die es inzwischen ermöglichen, die Korrekturen zeitnah nach der Datennahme routinemäßig durchzuführen. Alle diesbezüglichen Aufgaben wurden erfolgreich umgesetzt, so dass am Ende des Berichtszeitraums ein umfangreicher kalibrierter Datensatz von pp und Pb-Pb Kollisionen zur Physikanalyse bereitsteht. In der Physikanalyse konnten sowohl im Bereich der Dielektronenproduktion als auch bei den Kernen und Hyperkernen wichtige Ergebnisse aus Run 2 erzielt und veröffentlicht werden. Die Analyse der Run 3 Daten hat begonnen, auch hier konnten bereits erste Ergebnisse präsentiert werden. Datei-Upload durch TIB