对撞机实验与分析

触发与事件选择

假设有一股照片的“消防水龙”以你绝无可能存下的速率从你身边喷过——每秒数百万张——而你只被允许留下区区几百张。你会需要一条当机立断的规则,在电光石火间决定:“这张留下,那张扔掉。”触发器对粒子探测器而言,正是这样一条规则。碰撞发生得太快、太频繁,根本无法全部记录,所以触发器是一套自动系统,实时判定哪些稀有碰撞值得保存,并让绝大多数碰撞永远地溜走。

在LHC,束团每秒交叉约四千万次,而大多数交叉只产生平庸、早已为人熟知的物理。把一切都记下来是不可能的——地球上没有足够的存储和带宽。于是触发器分阶段工作。一个快速的、基于硬件的第一级(一级触发器)在微秒之内做出粗略判断,依据某种有趣事物的简单迹象——比如一个高能电子,或者大量丢失的能量——把速率从每秒四千万压到十万。随后,一个较慢的、基于软件的高级触发器进行更完整的重建,把它进一步削减到每秒几百或几千个事件,再写入磁盘。

触发器是任何实验中最举足轻重却最不为人称道的部分之一,因为被触发器扔掉的碰撞就此一去不返——任何后续分析都永远无法找回它。这使得触发器设计成为一桩高风险的远见之举:你必须预先决定要保留哪些特征,这意味着你只能轻易发现你想到要去找的东西。一个微妙的危险是触发偏倚:选择事件这一举动本身就会扭曲你的样本,因此任何测量都必须小心地核算、或扣除掉触发器到底放行了什么、又压制了什么。

为了搜寻衰变成两个光子的希格斯玻色子,实验会运行一个双光子触发:只有当事件中含有两团高能的、类光子的能量簇时才保留。每秒四千万次交叉中,也许只有寥寥数次通过——而那几次才是真正被拿去分析的。

触发器每秒留下寥寥几个有趣事件,其余的则永远丢弃。

凡是触发器丢弃的都无法找回,因此一项实验实际上只能发现它选择记录下来的那些特征。藏在被丢弃的99.999%里的意外,根本就永远见不到。

又称
trigger systemLevel-1 triggerhigh-level trigger触发器事件选择