Institut für Technik der Informationsverarbeitung (ITIV)

BELLE II: News 03/2021

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Teilnehmer beim Zoom-Meeting

Neuronale Netzwerk Trigger für das Belle II Experiment operationsfähig  

Seit Anfang des Jahres ist am ITIV im Team von Prof. Jürgen Becker, gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Physik (MPI) und der Technischen Universität München (TUM), ein neuartiger Neuronaler z-Vertex Track Trigger für den Belle II-Detektor entwickelt und aktiv geschaltet worden. Das Belle II Experiment ist ein global sichtbares Teilchenbeschleuniger-Projekt am KEK-Forschungszentrum in Tsukuba (Japan), das die weltweit höchsten Luminositäten erreicht. Innerhalb des SuperKEKB-Beschleunigers kollidieren Elektronen und Positronen, um nach seltenen Zerfallsprozessen zu suchen. Hierbei werden u. a. Fragen adressiert, warum im Universum mehr Materie vorhanden ist als Antimaterie. Die Aufgabe des Neuronalen z-Vertex Track Trigger Projekts ist es, mittels FPGA-realisierter Neuronaler Netze (FPGAs: Field-Programmable Gate Arrays) neuartige Hardwarelösungen in der Detektortechnologie zu entwickeln, um die durch Kollisionen von Elektronen und Protonen entstehenden Partikelspuren in Echtzeit möglichst präzise zu schätzen. Mit diesen dann hardwareintegrierten Schätzmethoden lässt sich entscheiden, ob eine Partikelspur aus dem Kollisionspunkt kommt oder ob es sich bspw. um Hintergrundrauschen handelt. Damit lassen sich zuverlässig und in Echtzeit die richtigen Ereignisse zur Laufzeit detektieren und unerwünschte Informationen aussortieren.


„Wir Technologen müssen in derartig komplexen Physikexperimenten aus immens vielen Daten innerhalb weniger Millionstel Sekunden die relevanten Signale detektieren, geeignet ausfiltern und abspeichern“, erläutert Prof. Becker, der mit seinem Team am ITIV versucht, diese Neuentwicklungen in der Detektorelektronik voran zu treiben. „Um am SuperKEKB möglichst hohe Kollisionsraten und höchste Luminositäten erzielen zu können, müssen insbesondere die nicht verwertbaren Daten als „Hintergrund-Rauschen“ in Echtzeit mittels geeigneter Auswahlverfahren ausgefiltert werden.“


Es werden in diesem Kontext am KIT interdisziplinäre fakultätsübergreifende Bachelor- und Masterarbeiten durchgeführt, sodass zahlreiche Studierende die Möglichkeit haben, direkt an einem internationalen Großforschungsprojekt forschend zu arbeiten. Mit dem operationsfähigen neuartigen Neuronalen z-Vertex Track Trigger ist ein sehr wichtiger sichtbarer Meilenstein erzielt worden.

Weiterführende Links:
https://twitter.com/belle2collab/status/1368061620023259137?s=20
https://www.mpp.mpg.de/en/news/news/detail/belle-ii-on-the-search-for-the-right-signals-with-neural-networks