TL; DR: la precisión con la que se pueden fabricar y medir los cables es mucho mejor de lo que se necesita en la mayoría de los casos; existen demoras programables en muchos lugares para ajustar las demoras usando corridas de calibración; Varios subdetectores pueden medir los retrasos y corregirlos
El tiempo es un tema importante en los experimentos de LHC.
La distancia de tiempo entre colisiones de haces de protones es de 25 ns o un múltiplo entero de los mismos. En un cable o fibra típico, esto corresponde a aproximadamente 5 m de longitud de propagación (7,5 m para partículas que viajan a la velocidad de la luz). Esto es mucho más grande que la precisión típica con la que se pueden fabricar o medir los cables.
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La mayor parte de la adquisición de datos del detector y la electrónica de disparo se ejecuta sincrónicamente con los haces colisionantes. Después de un período de mantenimiento del detector, se invierte algo de tiempo en el sistema: hay varios lugares en el árbol de distribución de reloj con retrasos programables que se ajustan para asegurarse de que todos los componentes reporten el mismo número de ciclo de reloj para una señal dada en el detector Esto se puede hacer usando rayos cósmicos que típicamente atraviesan muchas partes de los detectores.
Los arreglos de compuerta programables en campo (FPGA) se utilizan en muchos lugares en la adquisición de datos y la electrónica de activación, los retardos programables ‘gruesos’ (múltiplos enteros del reloj 25ns) son fáciles de implementar en dichos chips. Esto permite lograr la sincronización a nivel de cruces de protones, es decir, que todos los subsistemas registran datos que pertenecen a las mismas colisiones y no los mezclan.
Los detectores generalmente consisten en varios grupos de módulos idénticamente construidos con igual longitud de cable, etc. Mantener las longitudes de cable correspondientes iguales para todos los módulos del mismo tipo simplifica enormemente la tarea de alineación de tiempo.
Además de las longitudes de cable, la latencia de la electrónica también juega un papel importante.
Para algunos subdetectores, la sincronización precisa es más importante que para otros. Un ejemplo de un subdetector que usa información de sincronización para una medición de posición son las cámaras de muones del tubo de deriva del experimento CMS.
Como su nombre lo indica, el tiempo de llegada de una señal se usa para inferir la distancia donde una partícula pasó a través del detector. Esto es posible al conocer la velocidad a la que el rastro ionizado de gas que deja la partícula que pasa se desplaza hacia los cables de señal.
Este detector tiene convertidores de tiempo a digital que miden el tiempo de llegada de una señal del detector con respecto a alguna señal de referencia (consulte la sección 7.1.3 de http://iopscience.iop.org/articl…), generalmente la señal del reloj sincrónica a las vigas del LHC. Las diferencias en las longitudes de los cables se pueden compensar sumando / restando una constante de calibración a los valores de tiempo medidos.
