Capacidades, instalaciones y tecnologías

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Informática

Los experimentos actuales de física de partículas, en particular, aquellos instalados en el colisionador LHC, requieren inmensas cantidades de recursos de computación y almacenamiento. Por ejemplo, el más pequeño de los 4 experimentos principales de LHC, LHCb, está generando alrededor de 250 GB de datos por hora. En un momento en que estos experimentos se llevan a cabo mediante colaboraciones internacionales, la instalación de esos recursos en un solo centro de datos nunca ha sido una opción viable. Al ser los grupos de Física de Alta Energía (FAE) pioneros en el uso y desarrollo de técnicas de computación distribuida, establecen una colaboración conocida como Worldwide LHC Computing Grid, Red Mundial de Computación LHC para abordar el desafío. La Red es una colección de recursos informáticos distribuidos en todo el mundo e interfaces que hacen innecesario conocer su ubicación para acceder a ellos.

Clasificamos los recursos informáticos de WLCG en cuatro niveles:

Nivel 0

Ubicada en el CERN está a cargo de la custodia de los datos sin procesar del detector, el procesamiento de datos inicial y su posterior distribución a los diferentes Nivel 1.

Nivel 1

Estos son centros de computación con altas capacidades de procesamiento y almacenamiento. Deben brindar apoyo las 24 horas, los 7 días de la semana. Su función principal es la reconstrucción de pistas de partículas involucradas en las colisiones y la selección de aquellos eventos de interés para el científico.

Nivel 2

Generan datos de simulación y dependiendo de su tamaño, y el experimento que al que están dando soporte, puede realizar tareas de selección y reconstrucción de datos. Uno o varios sitios pueden formar este Nivel.

Nivel 3

Recursos informáticos locales proporcionados solo a los científicos asociados con la institución anfitriona.

En 2002, nuestro Instituto puso en funcionamiento un grupo de ordenadores para proporcionar el 60% de los recursos computacionales del centro español LHCb Nivel 2 (ES-LHCb-T2), con la Universidad de Barcelona proporcionando el 40% restante. El centro español LHCb Nivel 2 se diseñó para ofrecer alrededor del 6% de la potencia computacional total proporcionada por todos los centros de Nivel 2 al experimento LHCb. Este objetivo ha sido alcanzado e incluso superado.

Actualmente, nuestro Instituto proporciona aproximadamente 1000 núcleos y 10kHS06 (una referencia de potencia informática desarrollada por la comunidad HEP basada en la referencia SPEC para medir las capacidades de las CPU y adaptada para las necesidades de nuestra comunidad) al LHCb.

En 2008, se puso en funcionamiento un Nivel 3 para proporcionar recursos informáticos a los grupos Nuclear, Theory y LHCb en nuestro Instituto. Actualmente, este clúster proporciona cerca de 1000 núcleos y aproximadamente 15kHS06. También proporciona alrededor de 200 TB de espacio de almacenamiento. Los usuarios pueden acceder a alrededor del 33% de los recursos informáticos de forma interactiva, mientras que el resto está disponible a través de un sistema de cola.

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Microelectrónica

Los experimentos que investigan fenómenos nuevos y partículas subatómicas desconocidas requieren detectores dedicados. Estos deben desarrollarse para configuraciones experimentales como el experimento LHCb en CERN, experimentos nucleares como R3B en FAIR y experimentos de astrofísica (materia oscura, experimentos de neutrinos).

Para el futuro, el Instituto está contribuyendo a la ejecución de alta luminosidad del LHC (HL-LHC) (LHCb Upgrade phase II) y planea contribuir a la instrumentación de experimentos de ondas gravitacionales.

En el IGFAE contamos con infraestructuras para diseñar, crear prototipos y probar productos electrónicos producidos para todos estos tipos de programas de investigación.

Existe un laboratorio para la caracterización y construcción de detectores de silicio. Cuenta con una sala limpia (30 m2 actualizable, clase 100.000) con una máquina de unión de cuña y diferentes equipos para probar los sensores de silicio. Un segundo laboratorio se dedica a desarrollar microelectrónica (población de SMD y laboratorio de reelaboración) y un tercer laboratorio para el desarrollo de sistemas de lectura, equipado con sistemas DAQ de última generación y osciloscopios.