Algoritmi paralleli di trigger per decadimenti adronici di mesoni B nellâ esperimento LHCb al CERN

L'esperimento LHCb studia la Fisica del Sapore tramite l'osservazione dei decadimenti di diversi tipi di mesoni B prodotti nelle collisioni di protoni all'acceleratore LHC del CERN. Dal 2015 l'energia dei protoni e l'intensità dei fasci dell'LHC saranno gradualmente aumentati per permettere ricerche di "Fisica Nuova", oltre il Modello Standard delle particelle elementari. Per sostenere e sfruttare adeguatamente in LHCb le elevate luminosità sarà necessario costruire una nuova elettronica di Front-End per i rivelatori ed un nuovo sistema di Trigger, Read-Out e acquisizione dati. Il disegno dell'innovativo sistema di trigger di LHCb-Upgrade prevede che fin dal livello più basso di trigger la ricostruzione degli eventi sia affidata non ad hardware ad-hoc ma a sistemi basati su processori commerciali, come ad esempio le CPU dei normali PC. Dato l'enorme flusso dei dati da processare (~5TB/s) e per evitare l'impiego di farm di PC troppo grandi il gruppo LHCb-Padova ha proposto l'impiego di architetture multi/many-cores. Il lavoro proposto per questa tesi di laurea si colloca nell'ambito di tale "Upgrade" dell'esperimento LHCb e riguarda la realizzazione di un nuovo trigger che permetta la ricostruzione in tempo reale di tracce e vertici dai dati dei tracciatori di silicio LHCb e la selezione con alta efficienza di decadimenti di mesoni B, in particolare di tipo adronico. Il nuovo trigger sarà sviluppato utilizzando processori grafici (GPU) commerciali caratterizzati da enormi capacità di calcolo e rapidità di trasferimento dati da/verso la memoria (GRAM). La tesi dovrà affrontare principalmente i seguenti temi: (1) lo studio ed il confronto di diversi nuovi algoritmi paralleli per la ricostruzione di tracce e vertici nei tracciatori a silicio e per la selezione degli eventi di interesse; (2) l'ottimizzazione dell'impacchettamento dei dati e del loro trasferimento rapido da/verso la GPU. Nello sviluppo degli algoritmi di trigger particolare attenzione sarà posta per il canale con violazione di CP Bs-> psi(KK) psi(KK) che costituirà per LHCb-Upgrade una delle principali sonde per la fisica oltre il Modello Standard. Il lavoro della tesi potrà essere utilizzato non solo durante la fase di presa dati con altissima intensità (dal 2018) ma già fin dal 2015 quando LHC riprenderà a fornire collisioni di protoni ad elevate energie e moderate intensità. Si prevede infatti che mentre la nuova elettronica di LHCb-Upgrade sarà installata dal 2018, il nuovo trigger basato su GPU potrà essere utilizzato come trigger di alto livello in LHCb già dal 2015. Durante il lavoro di tesi sarà possibile ed utile collaborare nell'ambito del gruppo di lavoro per lo sviluppo del trigger di LHCb, in particolare trascorrendo alcuni periodi di lavoro presso i laboratori del CERN.