Бак увеличил аптайм до 70% и ставит рекорды по количеству столкновений

      Комментарии к записи Бак увеличил аптайм до 70% и ставит рекорды по количеству столкновений отключены

Бак увеличил аптайм до 70% и ставит рекорды по количеству столкновений

На Громадном адронном коллайдере обрабатывается очень большое количество столкновений протонов: приблизительно 1 миллиард в секунду. Это довольно много. Изначально коллайдер не предполагалось применять так интенсивно.

Лишь в текущем году БАК собрал больше данных, чем за все прошлые годы эксплуатации, совместно забранные.

Основная обстоятельство повышения количества опытов — высокая надёжность коллайдера кроме того с увеличением энергии до 13 ТэВ. На БАК практически не было простоев в текущем году. Физики на данный момент пробуют собрать больше информации о бозоне Хиггса — элементарной частице, которая образуется приблизительно один раз на миллиард столкновений.

Часть сотрудников коллаборации CMS на фоне полномасштабной фотографии компактного мюонного соленоида (CMS)

«Каждое столкновение протонов возможно сравнить с вращением колеса рулетки, у которой пара миллиардов вероятных финалов», — говорит Джим Олсен (Jim Olsen) доктор физических наук Принстонского университета, что участвует в проведении опытов на компактном мюонном соленоиде (CMS) — одном из двух громадных универсальных детекторов элементарных частиц на БАК.

На компактном мюонном соленоиде проходят разные физические опыты, в то числе по поиску бозонов Хиггса, дополнительных измерений пространства и времени, и частиц, каковые смогут взаимодействовать с чёрной материей либо являться её частью. Всего в рамках коллаборации CMS трудится около 4300 учёных, инженеров, студентов и техников из 179 университетов и лабораторий 41 государств, а также России, Беларуси и Украины.

Компактный мюонный соленоид имеет размер 21,6 метров в длину, 15 метров в диаметре и весит приблизительно 14 000 тысячь киллограм.

Большая часть столкновений в коллайдере не сопровождается увлекательными эффектами, исходя из этого требуется проводить очень много столкновений, дабы собрать полезные научные эти. По окончании столкновения частицы разлетаются в различные стороны. Часть из них проходит через пара слоёв CMS, оставляя «следы» (события), каковые детектор снимает с частотой 40 МГц. Каждое событие — приблизительно 1 мегабайт данных.

Другими словами в таком режиме детектор генерирует приблизительно 40 терабайт в секунду.

Хранить такие количества нереально. К счастью, в детекторе имеется встроенная совокупность фильтрации событий, которая отфильтровывает незначимые события. Сперва срабатывают аппаратные триггеры FPGA первого уровня на самом детекторе, каковые уменьшают количество событий для фильтрации приблизительно в 1000 раз.

После этого вступают программные триггеры второго уровня — информация с детектора по оптоволокну отправляется на близлежащие серверы, где работает ПО на C++ для высокоуровневой фильтрации сигнала. По окончании двух уровней фильтрации остаётся приблизительно 1000 возможно увлекательных событий в секунду для научного анализа. Так, для анализа детектор передаёт приблизительно 1 гигабайт в секунду, другими словами довольно немного.

Эти, каковые прошли два уровня фильтрации, записываются на ленточные накопители для хранения, и поступают в скоростную научную сеть LHC Computing Grid , дешёвую участникам коллаборации CMS в мире. В 2012 году в сеть от коллайдера поступало приблизительно 25 петабайт в год, но на данный момент количество вырос.

Эти сведенья анализируются разными методами. Учёные ищут некие «странности» и пробуют подвести под них теоретическую базу. Либо напротив, они ищут события, существование которых предсказано теоретиками.

К примеру, существование бозона Хиггса вытекало из Стандартной модели, а тезис о необходимости существования поля Хиггса для цельности теории был сформулирован в 1960-е годы.

В 2012–2014 годах коллаборация CMS отыскала следы частицы с массой 125–126 ГэВ — бозона Хиггса. Это открытие произошло благодаря тщательному дата-майнингу информации, собранного с детекторов. Совсем эти сведенья были оформлены в 2016 году.

С апреля БАК произвёл приблизительно 2,4 квдрлн столкновений в рамках опытов ATLAS и CMS. Такое беспрецедентное количество разъясняется одновременно постепенным увеличением количества столкновений и увеличением аптайма БАК.

В то время, когда учёные лишь планировали сооружение БАК, они предполагали, что на коллайдере будут реально проводиться научные опыты лишь 30% времени. Всё другое время инженеры будут заниматься обслуживанием этого инструмента, проверкой совокупностью, заменой жидкостей в криогенной совокупности охлаждения, наращиванием энергии протонных пучков до энергии столкновения и т.д. В действительности БАК употребляется значительно интенсивнее, чем ожидалось.

на данный момент коллайдер находится в рабочем режиме приблизительно 70% времени. В текущем году он трудится стабильно и надёжно как часы, практически не было простоев.

Поток данных от БАК идёт как лавина фактически безостановочно. «Мы принимаем приблизительно в 10 раза больше данных если сравнивать с прошлым годом, — говорит Пол Лэйкок (Paul Laycock), физик из Ливерпульского университета, трудящийся в коллаборации ATLAS. — Но по результатам Run 2 [второй сеанс работы Громадного адронного коллайдера, начался в апреле 2016 года] собрано уже больше данных, чем за всё время Run 1 [первый трёхлетний сеанс работы БАК]. Само собой разумеется, самое основное отличие между сеансами работы пребывает в том, что на данный момент энергия столкновений выросла в два раза.

За первые же пара месяцев второго сеанса учёным удалось собрать столько же информации о бозоне Хиггса, как за все три года первого сеанса. В двух каналах распада (первые два канала в нижнем перечне) хиггсовский сигнал уже виден на уровне статистической значимости 10?.

Отметим, что анализ данных первого сеанса Run 1 распознал пять каналов распада бозона Хиггса:

  • на два фотона (??);
  • на ZZ-пару с последующим их распадом на четыре лептона;
  • на WW-пару;
  • на тау-лептонную несколько;
  • на кварковую несколько b-анти-b.

Радость учёных была омрачена маленькими техническими сложностями. Оказалось, что изначальный бюджет БАК не был запланирован на столь интенсивную научную работу в 2016 году. В частности, твёрдые диски для хранения данных закупались исходя из оценки аптайма 30%, а не 70%. «Потому, что БАК трудится лучше, чем кроме того в самом оптимистичном сценарии, у нас начало заканчиваться дисковое пространство.

Нам необходимо скоро консолидировать данные и старые симуляции, дабы высвободить место для новых столкновений», — говорит Олсен.

Дефицит HDD — это приятная неприятность. Из разряда тех, что деньги не влазят в кошелёк.

Собранные к настоящему моменту информацию о 2,4 квдрлн столкновений — это только 1% от количества информации, что планируется снять с детекторов БАК за всё время его работы. Планируется применять его до 2037 года. Учёные планируют сделать пара апгрейдов в течении этих десятилетий, дабы расширить энергию столкновений с нынешних 13 ТэВ.

Никто ещё не знает, что мы заметим при столкновении пучков с большей энергией.

«Мы знаем лишь то, что у нас имеется научный инструмент, беспрецедентный в человеческий истории, и в случае если какие-то частицы образуются при столкновениях в БАК, мы их отыщем», — сообщил Олсен.

Немного о бозоне Хиггса


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: