Post on 23-Dec-2014
description
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 1
The LHC: Citius, Altius, Fortius…
James Gillies, Head, communication group, CERN
27 November 2006
Большой адронный коллайдер
и физика элементарных частиц
Орлов Илья ОлеговичНовосибирский государственный университет
Институт ядерной физики СО РАНЦЕРН, Женева, Швейцария
Вещество
Атомы
Молекула
Атом
ЭлектроныЯдро
ЯдроНейтрон
Протон
ПротонКварки
d
uu
du
d
du
d
d
uu
d
uu
du
d
d
uu
d
uu
1895 г. Фотон
• Лучи в вакуумной трубке
• Нобелевская премияпо физике - 1901 г.
В. К. Рёнтген
Электрон, протон, нейтрон
• Электрон – 1897• Протон – 1918• Нейтрон – 1932
• Ядерные силы• «Мезон» Юкавы
Дж. Томсон Э. Резерфорд
Дж. Чедвик
Позитрон
• 1928 г. - теория• 1932 г. - обнаружение • Не вписывается в модель атома
Эра антивещества
П. А. М. Дирак
К. Д. Андерсон
Мюон
• 1937 г., космические лучи• M = 105 МэВ• T = 2∙10-6 сек (долго!)
К. Д. Андерсон
Пион
• «Мезон» Юкавы• Переносчик ядерных сил
• Космические лучи, 1947
• M = 140 МэВ• T = 2∙10-8 сек
Цезарь М. Дж. Латтес
Каон
• 1950-1953 г.• M ~ 500 МэВ• T ~ 10-10 сек
• Странная частица!
Нейтрино
• Предложена в 1931 (Паули)• Сохранение энергии в
бета-распаде
• Эксперимент: 1956 г.
1963 год
p+ p-
n0 n0
e- e+
π±
Переносчик ядерных сил
γПереносчик
ЭМ сил
K± μ±νe
νμ
Кварковая модель
du
u
d ud
d ud
du
u
du
u
d ud
du
u
du
u
М. Гелл-Манн
p+ n0π±
Коллайдеры
• 1963 г.• ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск• Стэнфордский университет
Г. И. Будкер
В. К. Г. Панофски
ВЭП – 1
The Stanford two-mile electron linear accelerator (SLAC)
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 21
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 22
1963-2010
• 1974 – J/ψ – c-кварк
• 1975 – τ-лептон• 1977 – Υ – b-кварк• 1979 – Глюон• 1983 – W и Z-бозоны• 1989 – Три поколения частиц• 1995 – t-кварк
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 25
• 2500 штатных сотрудников
• 6500 “пользователей”
• Бюджет (2003 г.) –1280 MCHF (817 M евро)
ЦЕРН в цифрах
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 26
Наблюдатели:ЮНЕСКО, Евросоюз,Япония, Турция, Израиль,США, Россия
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1 000
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Возрастное распределение
34
9241
Сотрудники ЦЕРН в странах мира
• Проект LHC: ускорители и эксперименты• LHC: вычислительные мощности• Long base neutrino beam• Антипротонный охладитель• Высокоэнергетичные мюонные и адронные
пучки
Деятельность ЦЕРНа
ЦЕРН – лаборатория физики частиц
Фундаментальные частицыи взаимодействия
P, низкая энергия
P, высокая энергия
P-P, очень высокая энергия
Антипротоны
n_TOF Ядерная физика
Цепь ускорителей ЦЕРНа
32
p-p collider
7 TeV + 7 TeV
Luminosity = 1034 cm-2 c-1
Основные задачи•Бозон(ы) Хиггса•Суперсимметрия•Кварк-глюонная плазма•CP-нарушение
LHC
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 33
Дипольные магниты LHC (1232)
Сверхпроводящие магниты
Большой адронный коллайдер
CMS
Diameter 25 mBarrel toroid length 26 mEnd-cap end-wall chamber span 46 mOverall weight 7000 Tons
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 38
The Main Building «fits in » the ATLAS Cavern
Коллаборация
На эксперимент:
• 40 миллионов столкновений в секунду
• После фильтрации - 100 событий в секунду представляют интерес
• 1 Мб оцифрованных данных на каждое событие = 100 Мб/сек
• 1 миллиард записанных событий = 1 Пб/год
1 мегабайт (1 Мб)Цифровая фотография
1 гигабайт (1 Гб) = 1000 Мб
DVD-фильм
1 терабайт (1 Тб)= 1000 Гб
Годовое производствокниг в мире
1 петабайт (1 Пб)= 1000 Тб
10% годового потока данных LHC
1 эксабайт (1 Эб)= 1000 Пб
Годовой производимый объем информации
Общий поток данных с 4 экспериментов -
до 15 петабайт в год
Объём данных LHC
1 Пб = 1 петабайт = 1000 терабайт
данныеза год
вес DVD
Сырые данные
3,2 Пб 14 000 кг
Реконструкция
1,0 Пб 4 400 кг
Физические данные
0,2 Пб 784 кг
Публикации 10 Мб
Для обработки требуется невероятное количество
компьютеров
Итого необходимо около
10 000 современных PC
Калибровка
Реконструкция
Моделирование
Анализ
Мировое производство за ~6 ч.
И. О. Орлов, СПФКС-9 44
World Wide Collaboration ⇒ distributed computing & storage capacity
Europe: 267 institutes, 4603 usersOther: 208 institutes, 1632 users
Tier 1
Tier2 Center
Online System
CERN Center PBs of Disk; Tape Robot
FNAL CenterIN2P3 Center INFN Center RAL Center
InstituteInstituteInstituteInstitute
Workstations
~100-1500 MBytes/sec
2.5-10 Gbps
Десятки петабайт в 2007-8.
Эксабайт ~5-7 лет спустя.
~PByte/sec
Tier2 CenterTier2 CenterTier2 Center
Tier 0 +1
Tier 3
Tier 4
Tier2 Center Tier 2
Experiment
0.1 to 10 GbpsPhysics data cache
Иерархия GRID
WWW и CERNTim Berners-Lee
World Wide Web - доступ к информации во всех уголках земного шара
Grid - доступ со всех уголков земного шара к единому хранилищу данных
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 47
Современные задачи• Поиск и проверка параметров Хиггс-бозона• Аномальные энергии космических лучей• Поиски новой физики за Стандартной
Моделью• Проверка нарушений CPT-симметрии• Проверка суперсимметричных теорий• Проблема тёмной материи• Масса нейтрино• Искусственные чёрные дыры• Обнаружение гравитационных волн• «Великое объединение» взаимодействий
Бозон Хиггса• Частица, «ответственная» за
инерционную массу частиц
Бозон Хиггса• Масса – один из принципиальных
параметров Стандартной Модели• M ~ 125,5 ± 0,5 ГэВ
Космические лучи
Энергетический спектрГалактические
источники
Источникивне Галактики
Неизвестно
AGASA: 17 событий > 6x1019 эВ HiRes : 2 события (~ 20 ожидалось)
Отсечка Грейзена-Зацепина-Кузьмина
(GZK cutoff)
E ~ 5·1020 эВ
Флуроресценция + наземные детекторы2 площадки (Аргентина, США):
1600 детекторов + 4 телескопа, 3000 км2
AUGER EUSOФлуоресценция из космосаОценка - 103 ч/год за GZKСтарт: 2010 (на 3-5 лет)
AUGER и EUSO
09.08.11 И. О. Орлов, СПФКС-9 54
http://en.wikipedia.org/wiki/CERNhttp://elementy.ru/LHC
http://aliceinfo.cern.chhttp://cmsinfo.cern.chhttp://atlas.ch/http://cern.ch
“Knowing more about the Higgs and Supersymmetry will let us pose the next questions more sensibly”
Есть вопросы?• OrlovIO@gmail.com• nirs@post.nsu.ru• http://VKontakte.ru/orlovio• http://Facebook.com/OrlovIO• http://Twitter.com/OrlovIO
Как получить презентации лекций?• http://slideshare.net/OrlovIO• или написать и попросить :)