位于瑞士日内瓦的欧洲核研究中心（CERN）的LHC上的ATLAS粒子探测器。 大型强子对撞机建在一个27公里长的地下隧道内，是世界上最大，最强大的粒子加速器，也是最大的机器。 但是他只能记录他收集的数据的一小部分。在
大型强子对撞机中，质子同时顺时针和逆时针旋转，并且彼此碰撞，同时以光速的99.9999991％的速度移动。 在根据该方案应发生最大数量碰撞的两点上，构建了巨大的粒子检测器：
CMS和
ATLAS 。 在如此巨大的能量下发生了无数次碰撞之后，大型强子对撞机使我们能够进一步前进，以寻求宇宙的基本本质和对物质基本构成要素的理解。
去年九月，大型强子对撞机通过庆祝希格斯玻色子的诞生来庆祝其工作十周年，这成为其主要成就。 但是，尽管取得了这些成功，但仍未发现新的粒子，相互作用，衰变或新的基本物理学。 最糟糕的是，从大型强子对撞机接收的大多数数据都将永远丢失。
CMS的合作伙伴已经发布了其工作最全面的结果，该合作伙伴的检测器可以在最终组装前的照片中看到。 没有任何超越标准模型的物理迹象。至少对于普通人来说，这是高能物理学中最晦涩的难题之一。 LHC不仅丢失了大部分数据：还丢失了令人难以置信的99.997％。 正是这样：在大型强子对撞机发生的每百万次冲突中，仅剩下30条记录。
由于自然法则的限制以及现代技术的能力，在必要时会发生这种情况。 但是，这一决定伴随着一种恐惧感，事实是，没有比希格斯玻色子更开放的事实了。 担心的是有一个新的物理学正在等待被发现，但是我们错过了它，扔掉了所有必要的数据。
ATLAS探测器中四个μ子的候选事件。 μ子和反μ子的痕迹以红色显示，寿命长的μ子比任何其他不稳定的粒子传播的时间更长。 这是一个有趣的事件，但是对于每个记录的事件，有100万个事件被丢弃。但是我们别无选择。 无论如何，都必须丢弃一些东西。 大型强子对撞机的工作原理是将质子加速到接近光速，然后向相反方向发射质子并将它们推到一起。 因此，粒子加速器几代以来效果最好。 根据爱因斯坦的说法，粒子的能量是其静止质量（您可能会认识为E = mc
2 ）和运动能量（也称为动能）的组合。 移动得越快-或更精确地说，您越接近光速-您可以获得的粒子能量就越多。
在大型强子对撞机上，我们以299 792 455 m / s的速度碰撞质子，只有3 m / s未能达到光速。 当它们以相反的速度碰撞时，它们以如此高的速度碰撞，我们就有可能存在在其他条件下不会出现的颗粒。
质子以299 792 455 m / s的速度飞行的LHC内部，只有3 m / s尚未达到光速。原因是：我们产生的所有粒子（和反粒子）都具有一定量的其固有能量（以静止质量的形式）。 当两个粒子碰撞时，该能量的一部分必须流向这些粒子的各个组成部分，其静止能量和动能（即运动能）。
但是，如果有足够的能量，其中一部分可以用于生产新粒子！ 在这里，等式E = mc
2变得更有趣：问题不仅在于能量E在质量为m的所有粒子中都固有，而且在我们拥有足够的可用能量的情况下，我们可以创建新的粒子。 在大型强子对撞机中，人类在碰撞中产生了更多的能量，产生了新的粒子，这是历史上任何其他实验室所无法比拟的。
物理学家们在大型强子对撞机中寻找了潜在的新物理的众多选择的迹象，从额外的测量和暗物质到超对称粒子和微观黑洞。 但是，尽管在这些高能碰撞中收集了所有数据，但从未找到这些情况的证据。每个粒子约占7 TeV的能量，也就是说，每个质子都接收动能，其动能是其静止能量的7000倍。 但是，碰撞很少发生，质子不仅很小，而且大多是空的。 为了增加碰撞的可能性，您需要一次吸收多个质子。 质子分批注入。
这意味着在大型强子对撞机运行期间，如果处于
全功率状态 ，许多小的质子会顺时针和逆时针方向运动。 大型强子对撞机隧道的长度约为26 km，每组质子仅相距7.5 m，这些质子射线在每个探测器的中心点相互作用之前就被压缩了。 每25纳秒就有一次碰撞的机会。
CERN的CMS检测器是有史以来最强大的两个检测器之一。 平均而言，其中心每25纳秒会碰撞一组新的粒子。那该怎么办呢？ 依靠少量的碰撞并记录每个碰撞？ 这将浪费大量的能源和潜在数据。
取而代之的是，我们将大量的质子泵入每组，并且每次遇到射线时，都有很好的机会发生粒子碰撞。 每次发生这种碰撞时，粒子都会在检测器内的各个方向爆炸，从而启动复杂的电子设备和电路，从而使我们能够重新创建检测器，检测器的位置和位置。 这就像一个巨大的爆炸，只有测量所有飞出的弹片，我们才能重现爆发时发生的一切（以及我们创造的那些新事物）。
LHC CMS中的希格斯玻色子事件。 这种壮观碰撞的能量比普朗克能量低15个数量级，但是正是探测器的精确测量值才使我们能够重现碰撞点发生的事情。但是，这带来了收集和记录所有数据的问题。 探测器本身很大：CMS的直径为22 m，ATLAS的直径为46 m，随时都有来自三种不同碰撞的粒子出现在CMS内部，而来自ATLAS的六种粒子。 要记录数据，您需要执行两个步骤：
- 数据必须传输到检测器存储器中，这受电子设备速度的限制。 尽管电信号几乎以光速传播，但我们只能“记住”五百分之一的碰撞。
- 必须将内存中的数据写入磁盘（或其他永久性介质），并且这种情况比将数据写入内存要慢得多。 您必须决定要存储什么以及丢弃什么。
数据如何送入系统，传感器如何启动，如何分析和发送以进行永久存储的示意图。 这是ATLAS的图表，与CMS的图表略有不同。我们使用一些技巧来确保明智地选择事件。 我们立即检查了许多碰撞因素，以确定是否需要更仔细地研究它们：这就是我们所说的触发因素。 通过触发，我们进入了下一个层次。 （此外，保留一小部分未通过触发的数据，以防万一出现有趣的信号，而我们认为该信号不会触发）。 然后应用第二层过滤器和触发器； 如果事实证明事件足以保存该事件，它将进入缓冲区以确保其在介质上的记录。 我们可以保证保留所有标记为“有趣”的事件，以及一小部分无关紧要的事件。
由于这两个步骤都是必需的，因此我们只能节省0.003％的费用以进行进一步分析。
ATLAS探测器希格斯玻色子的候选人。 即使横向有明显的迹象和痕迹，也可以看到大量其他粒子的存在； 都是因为质子是复合粒子。 这仅是因为希格斯（Higgs）向这些粒子的基本成分增加了质量。我们如何知道我们存储必要的信息？ 那些最有可能记录新粒子产生的事物，新相互作用的重要性可见，是否观察到新物理学？
当质子碰撞时，大多数情况下正常粒子诞生了-从某种意义上说，它们几乎完全由上下夸克组成。 （这些是质子，中子和介子等粒子）。 大多数碰撞发生在通过时，也就是说，大多数粒子将沿检测器的运动方向或与检测器的方向碰撞。
地球上的粒子加速器，例如CERN的LHC，可以将其加速到非常接近光速的速度，但仍然无法达到。 质子是复合粒子，由于在接近光速下的运动，在碰撞后，新粒子的散射沿运动方向或逆运动方向前进，而不是跨越运动方向。因此，在第一步中，我们尝试研究能量较高的粒子的痕迹，这些痕迹沿横向方向而不是沿射线方向前进或后退。 我们正在尝试向检测器写入事件，我们认为这些事件具有最大的自由能E，以创建质量可能最大的新粒子。 然后，我们快速扫描检测器内存中的内容，以确定是否值得将该数据写入磁盘。 如果是这样，可以将该数据排队等待永久存储。
结果，每秒钟您可以保存1000个事件。 这个数字看似很大-但是请记住，每秒约有40,000,000个质子碰撞。
高能碰撞产生的微粒痕迹-2014 LHC图像。 在30,000次此类碰撞中，只有一处被记录并保存，大部分丢失。我们认为我们会采取明智的行动，准确选择并保留我们保留的内容，但是我们不能百分百确定。 2010年，CERN数据中心达到了一个令人难以置信的里程碑：10
PB的数据。 到2013年底，它已包含100 PB；在2017年，已超过200 PB。 但是对于所有这些卷，我们知道它们抛出了（或无法记录）30,000倍的数据。 我们可以收集数百PB的数据，但是我们却永远拒绝并丢失了许多
ZB数据：这比
整个Internet一年中创建的数据还要多。
在过去的十年中，LHC上收集的数据总量大大超过了通过Internet发送和接收的数据总量。 但是，仅记录和保存了该数据的0.003％。 其他一切都永远消失了。大型强子对撞机很可能产生了新的粒子，看到了新的相互作用的证据，观察并记录了新物理学的所有迹象。 另外，由于我们缺乏有关搜索主题的知识，我们有可能将所有这些都抛弃并继续这样做。
标准模型之外缺乏物理性的噩梦
正在变成现实。 但是，真正的噩梦在于存在一种新的物理学的可能性，我们由于自己的决定和假设，为它的搜索建立了理想的机器，找到了它，但没有意识到。 真正的噩梦是我们仅凭研究标准数据的0.003％就能相信标准模型，从而欺骗自己。 我们认为我们已经做出了明智的决定，保存了选定的数据，但是我们不确定。 我们自己可能不知不觉地发生了这场噩梦。
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