Challenge of ultimate fast data acquisition system for heavy-ion collisions at J-PARC

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K13808
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Sako Hiroyuki 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (40282298)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大山 健 長崎総合科学大学, 工学研究科, 教授 (10749047)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: J-PARC / データ収集系

Outline of Final Research Achievements

We are planning J-PARC Heavy-ion Project, where we create extremely high-density matter in heavy-ion collisions at J-PARC and search for QCD phase structures. In this experiment, the data rate will reach 1 TB/s, and a fast data acquisition (DAQ) system is indispensable. For the DAQ system, the most important technique is a trigger-less readout system, and software triggers. In this research project, we developed mainly data compression methods in FPGA, and developed a prototype DAQ server. We also developed conceptual design of detectors for J-PARC Heavy-ion Project, and considered observables for software triggered.

Free Research Field

原子核物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

将来計画を検討しているJ-PARCにおける重イオン衝突実験ではかつてない1TB/sのデータレートが見込まれ、そのデータ量をオンラインで処理することが非常に重要である。本研究はそのためのオンラインデータ処理技術と、重イオン衝突で生成される様々な粒子を用いたインテリジェントな事象選択方法が必要となり、本研究はそのような技術の基礎開発を行うものである。本研究の成果としては、オンラインデータ処理のうち、検出器からの波形データのデータ圧縮技術を開発し、また、事象選択方法についてはシミュレーションによる研究によって、有力な選択方式を開発した。