ATLAS. atlas.ch. ATLAS işbirliği. Veri Toplama ve Hesaplama. Teknik Zorluklar. atlas.ch de çevrimiçi

Transkript

1 side_2-202-t.pdf 6:27 P İşbirliği Veri Toplama ve Hesaplama saniyede yaklaşık bir milyar proton-proton çarpışmasını yine saniyede 60 milyon megabayt'tan daha fazla bir bütünleşik veri hacmi kullanarak gözlemlemek üzere tasarlanmıştır. Ancak, bu olaylardan yalnızca birkaçı yeni buluşlara yol açabilecek ilginç özellikler içerir., veri girişini işlenebilir seviyelere indirmek için, çok seviyeli özel bir hesaplama yöntemi kullanır. Bu tetikleme yöntemi fizik çözümlemelerinde ilgi çekici olan olayları bazı ayırt edici özelliklerini kullanarak seçer. Hesaplama tetikleme düzeneği üç aşamalı seçim süreci uygular. Seviye- tetiklemesi her 25 ns demet geçişi aralığındaki bir ham veri alt kümesini işleyen özelleştirilmiş elektronik devrelerden oluşan büyük ölçüde paralel bir düzenektir. Bir olayın verisinin saklanmasına olay meydana geldikten sonraki iki mikrosaniyeden daha kısa bir sürede karar verilir ve saklanacak olay ardışık düzenli depolardan geri alınır. Saniyedeki 40 milyon bohça çakışmasından 'den daha azı Seviye-'i geçer. 'ta veri depolanması ve çözümlenmesi yazılım teknolojisinde, veri işleme ve depolanmasında çok büyük zorluklar sunmaktadır. Her yıl birkaç petabayt (petabayt = milyon gigabayt) veri kaydedilir ve dünya genelindeki fizikçiler tarafından paylaşılarak çözümlenir. Gerekli bilgi işlem kaynakları yeni genel veri ÖRGÜ düzeneğiyle iletişimde bulunan dünya genelinde yaklaşık tek çekirdekli işlemciye karşılık gelir. deneyi dünyada genelindeki kurumlarda bulunan bilim insanlarının deneyin çalıştırılmasının ve bakımının sorumluluğunu paylaştıkları bir işbirliğiyle kurulmuştur. 'taki işin büyük kısmı bilim insanlarının kendi kurumlarındaki küçük çalışma takımları ile yapılır. Algıç bileşenleri ERN'e getirilmeden önce işbirliği yapan kurumlarda geliştirilip, üretilmiş ve denetlenmiştir. ERN'e gelen parçalar önce büyük algıç düzenekleri olarak birleştirilip denenmiş ve daha sonra yeraltındaki mağaraya kurulmuştur. Benzer şekilde, verileri tüm işbirliği üyelerine açıktır ve dünyadaki fizikçileri farklı fizik konularında çözümlemeler yaparlar. deneyi projesinde çalışan yaklaşık 000 öğrenci için mükemmel bir ortam sağlar. Lisans üstü öğrenciler 'ın işletilmesinde ve fizik çözümlemelerinde önemli bir rol oynarlar, ve bir çoğu mezun olduktan sonra yeteneklerini bilim, tıp, sanayi, yönetim, finans ve gazetecilik gibi birçok çeşitli alanda uygulamaya devam ederler. ERN'deki deneyinde işbirliği işbirliği aloriölçer elektronikleri aloriölçer okuma altdüzeneklerinin kurulumu Seviye-2 tetiklemesi herbir olay için Seviye-'de tespit edilen belirli ilgi bölgelerini daha ayrıntılı bir şekilde çözümleyen büyük bir özel işlemciler dizisidir. Bu arada tüm olayın verisi depolarda toplanır. Saniyede birkaç bin olay Seviye-2'den geçer ve verilerini Seviye-3'e aktarır. Seviye-3 tetiklemesi tüm verinin ayrıntılı olarak çözümlemesini yapan büyük bir işlemci çiftliğidir. Saniyede yaklaşık 200 olay Seviye-3 çözümlemesinden sonra geriye kalır ve bunlar çevrimdışı çözümleme için veri depolama düzeneklerine aktarılır. Tetikleme bileşenleri üzerinde çalışma Birleştirme ve urulum İşletim her biri mağaraya indirilmek zorunda olan ve doğru bir dizide kurulması gereken binlerce gelişmiş algıç kısımlarıyla kocaman (yedi katlı) üç boyutlu bir yapboz gibidir. Ayrıca mağarası tüm algıç düzeneğinin güvenli bir şekilde çalıştırılmasına izin veren gaz ve soğutma düzeneklerinin yanı sıra tüm yerel kontrol ve okuma elektroniğini barındırır. 4 TeV'e varabilecek enerjilerde protonların kafa kafaya çarpışmalarının ürünlerini gözlemlemekte ve kaydetmektedir. En az 5 yıl çalışacak olan bu büyük deney programının maddenin temel parçacıkları ve bunları bir arada tutan kuvvetlerle ilgili birçok cevaplanmamış soruya ışık tutması beklenmektedir. uazzam büyüklükteki verisi işbirliğindeki tüm bilim insanları arasında paylaştırılmakta, dünya genelindeki üniversite ve deneyevlerinde çözümlenmektedir. 2003'te başlayarak, 24 saat çalışan yüzlerde insan bu yapbozu, onu çevreleyen alt yapısını ve kontrol düzeneklerini bir araya getirmişlerdir. Bu deney, binlerce hassas kurulum ve yerleştirme işlemi gerektiren binlerce kilometre kablo, fiber ve destek düzeneklerine bağlı boruları içermektedir. Algıç kısımları kuruldukça bunlar bağlanmış, ilk deneyevi ölçümleriyle karşılaştırılarak verimlerinin düşmediğinden emin olmak için denenmiş ve çalıştırılmıştır. Fıçı kriyostatın mağaraya indirilmesi 'ın ana bileşenleri 'ın Ana ontrol Odası Zorluk Devam Ediyor... aloriölçeri üon İzgeölçeri Sarmal ve Simitsel ıknatıslar Veri Toplama ve Hesaplama deneyinin bu uzun yaşam süresi boyunca muhakkak yeni, beklenmeyen sorular ortaya çıkacak ve bunları cevaplamak için deneyinin düzenek yükseltmeleri ile daha da geliştirilmesine ihtiyaç duyulacaktır. bilim insanları parçacıkların dünyasının gizemlerini araştırmak için imkanlarımızı genişletmek ve ilerletmek amacıyla yeni gelişmelerden yararlanarak sürekli olarak teknolojideki yenilikleri takip etmektedirler. Deneyi ERN, H-2 enevre 23 E-posta: atlas.public@cern.ch Fax: atlas.ch de çevrimiçi bilim insanları, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda doğanın temel süreçlerini araştırmak için daha önce eşi benzeri görülmemiş boyutta ve karmaşıklıkta bir algıç tasarlamak zorunda kaldılar. üksek hızda veri toplamak için daha az enerji tüketen, ışımaya dayanıklı elektronik devreleri geliştirmek, ve hafif ancak güçlü destek yapıları üretmek için yeni teknolojilerin bulunması gerekti. 46 m uzunluğundaki ve 25 m yüksekliğindeki algıcı, parçacık fiziği deneyleri için şimdiye kadar tasarlanan en büyük ve en ayrıntılı algıçtır., ERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda veri almanın olağanüstü zorluklarına çözüm bulmak için sanayiyle yakın işbirliği içinde çalışan dünya genelindeki 38 ülkeden 74 üniversite ve deneyevinden 3000 bilim insanının çabasının ürünüdür. Deneyi 202 ERN Aug 202 Teknik Zorluklar atlas.ch

2 side_-202-t.pdf 6:7 P aloriölçerler her 25 nanosaniyede bir algıcın ortasında meydana gelen proton-proton çarpışmalarında üretilen yüzlerce yüklü parçacığın izini ölçebilir. Çarpışma noktasına en yakın olanların en yüksek hassaslıkta olduğu eş merkezli izleme algıçları katmanlarından oluşur. Çarpışan demetler saniyede milimetrekare başına parçacığa ulaşan akı değerleriyle yoğun düzeyde ışınım üretir; bu durum da algıç ve okuma elektroniği için ışınıma dayanıklılığı ilk öncelik yapar. Bununla birlikte parçacıkların izlerini bozmamak için 'daki malzeme miktarının en aza indirgenmesi gerekir. bilim insanları, 0. mm'den daha az bir hata payıyla üretilmiş çok hafif karbon fiber destek ve soğutucu yapının yanı sıra ışınıma dayanıklı elektronik algıç bileşenleri geliştirmek amacıyla dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları ve sanayicilerle kapsamlı bir iş birliği yapmışlardır. Nokta ve Silikon Şerit Algıçlar Geçiş Işınımı İz Sürücüsü - GIİS Çarpışma noktasından daha ötede, her birinin merkezinde yüksek gerilimde tutulan bir tel olan yüz binlerce gaz dolu kamış tan oluşan Geçiş Işınımı İz Sürücüsü bulunur. amıştan geçen yüklü parçacıklar gazı iyonlaştırarak elektriksel atmalar üretir. Atmanın zamanlaması, parçacık izi ve tel arasındaki uzaklığın 0.7 mm hassasiyetinde ölçülmesine izin verir. amış tüpler arasındaki özel malzemeler elektronların buradan geçerken X ışını üretmesine neden olur. Bu ışınlar da Nokta algıcın dışında bulunan arıiletken İz 'ın elektronları diğer parçacıklardan Sürücü, silikon minişerit duyarga ayırmasına yardımcı olan bir özelliktir. katmanları ile yüklü parçacıkları hassas bir şekilde (20 mikron) izlemeye devam eder. Silikon 60m2 lik bir alan kaplar ve üzerindeki 6 milyondan fazla okuma şeridi, özel yapım ışınıma dayanıklı ASI'lere bağlıdır. Algıçta 30 kw'a kadar ulaşan güç yayınımı buharlaşmalı soğutma sistemi tarafından silikon sıcaklığını -7 de tutacak şekilde emilir. Herbir çarpışmada üretilen yüzlerce parçacık izini tek tek ayrıştırabilmek için çarpışma bölgesi yakınlarında yüksek hassasiyet ve verimlilikte yarıiletken algıç birimlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Çarpışma noktasına en yakın algıç katmanı, 4 mikrondan daha hassas bir şekilde parçacık konumlarını çözebilen 80 milyon minik dikdörtgen nokta içerir. Nokta algıçlar ışınıma yüksek dayanıklılık sağlayan gelişmiş silikon teknolojisi kullanırlar. GIİS fıçının denetlemeden geçişi erkezsel Sarmal erkezsel Sarmal, İç Algıcın dışında bulunmaktadır. Sıvı helyum ile soğutulan 9 kilometre uzunluğunda üstüniletken kablolardan yapılmış 5 tonluk sarım, 8000 Amperlik elektrik akımı sayesinde 2 Teslalık manyetik alan üretir. Güçlü manyetik alan yüklü parçacıkların gezingelerinin bükülmesine neden olur. Bu parçacıkların izlerin oluşturduğu yay, herbir parçacığın momentumunun ve elektrik yükünün belirlenmesi için önemli bilgiler sağlar. üon İzgeölçeri İç algıcı çevreleyen aloriölçerler, çarpışmalarda üretilen yüklü ve yüksüz parçacıkların çoğunun enerjisini soğurur ve ölçer. aloriölçerde bırakılan enerji algılanır ve veri toplama elektronik devreleri tarafından okunan elektrik sinyallerine dönüştürülür. kaloriölçerleri gelen parçacıkları soğuran ve enerjilerini daha düşük enerjili büyük parçacık çağlayanlarına (sağanaklarına) dönüştüren birçok yoğun levha katmanından oluşur. Soğurucu levhalar arasında, parçacık çağlayanlarını kaydeden ve enerjiyle orantılı sinyal üreten, parçacıklara duyarlı ince algıç katmanları bulunmaktadır. çarpışmalarda üretilen parçacıklardan öncelikli olarak elektron ve fotonların enerjilerini soğurur ve ölçer. Örnekleme malzemesi olarak, sıvı argon ve kurşun kullanılan ve sık aralıklarda yerleştirilmiş soğurucu katmanlar kullanılmıştır. Sıvı argondaki parçacık sağanaklarının ürettiği iyonlar apton kıvıluçlar tarafından elektrik sinyalleri şeklinde okunurlar. Elektromanyetik aloriölçer tarafından durdurulmayan parçacıkların enerjilerini ölçer. Soğurucu katmanlar çeliktendir ve yüklü parçacıklar içinden geçtiğinde ışık yayan plastik levhalar parçacık çağlayanlarını örneklendirir. Optik fiberlerin ilettiği ışık atmaları foto çoğaltıcı tüpler tarafından elektronik sinyallere dönüştürülürler. 'nin soğurucu levhaları kapsamının tüm açısında aynı tepkiyi sağlayan özgün bir akordiyon şeklinde sahiptir. aloriölçerdeki 'den fazla kanalı okumak için kanal başına watt'ın onda birinden dah az güç tüketen ışınıma dayanıklı okuma düzenekleri tasarlanmıştır. Hadronik aloriölçerin yenilikçi geometrisi demete radyal yönde yerleştirilmiş parıldayan levhalar sayesinde kaloriölçer birimlerinin tasarımını ve okuma fiberlerinin yerleştirilmesini basitleştirir. Bu da algıcın tek tip tepki vermesini ve kaloriölçer okumasının daha uygun bölümlendirilmesini sağlar. Foto çoğaltıcı tüpleri ve algıç elektroniklerini tutan çekmece düzeneği bakımı kolaylaştırmak için, takoz şekilli birimin dışına kaydırılabilir. 256 çekmecenin her biri yalnızca 3 optik fiber tarafından kontrol edilir ve okunur. Uç apak ve Ön aloriölçerler Proton demetlerinin yakınındaki yüksek ışınım seviyeli bölgede hadronik enerji ölçümleri için bakır ve tungsten soğurucularla Argon kaloriölçerler kullanılır. Bu ışınıma dayanıklı algıçlar kaloriölçerin kabul alanını, çarpışma noktası etrafındaki katı açının neredeyse tamamına kadar genişletir. in Fıçı apağı üon İzgeölçeri müonların elektrik yüklerini ve momentumlarını ölçmek için tasarlanmıştır. üonlar elektronlara çok benzer ama onlardan 200 kat daha kütleli parçacıklardır. aloriölçerden soğurulmadan geçebilirler. üonların gezingelerinin ikinci bir güçlü mıknatıs takımı (sarmal mıknatıstan sonra) tarafından bükülmesi sayesinde, yükleri ve momentumları hesaplanabilmektedir. İzlenen Sürüklenme Boruları (İSB) atot Şerit Odacıkları (ŞO) Fıçı ve Uç apak Simitselleri İSBler eksenleri boyunca çekilmiş ve yüksek gerilimde tutulan anot tellerin olduğu 3 cm'lik gaz dolu tüp dizilerinden yapılmıştır. İyonlaşma sonucu oluşan elektronların tellere doğru sürüklenme sürelerinin ölçümü sayesinde, müonların konumları 80 µm hassasiyetle belirlenebilir. İSBler fıçıda üç silindirik kabuk şeklinde kurulmuştur. Uç apak'ta ise, eksenine dik üç tekerlek şeklini alır. Işınım ardalanının çok yüksek olduğu müon düzeneğinin iç tabakasında, müon gezingelerini ölçmek için ŞOlar kullanılır. Dar metal katot şeritler arasına yerleştirilmiş sık aralıklı paralel anot tellerden oluşan ince dizilerdir. Odacığı geçen müonların oluşturduğu iyonlaşmış gazların şeritlerde ürettikleri elektrik sinyalleri 60µm hassasiyetle konum ölçümü yapılmasını sağlar. üonların gezingelerini eğmek amacıyla güçlü bir manyetik alan üretmek için algıcı kaloriölçer hacminin dışında son derece büyük bir hava özlü simitsel mıknatıs düzeneği kullanır. Büyük hacimli manyetik alanın geniş bir açısal kapsama alanı vardır ve şiddeti 4,7 Tesla'ya kadar çıkar. Az Aralıklı Odacıklar (AAO) Dirençli Tabaka Odacıkları (DTO) Uç apakta, dirençli tabakalar arasındaki ince bir boşluğa sık aralıklarla yerleştirilen tellerin bulunduğu dört odacık katmanı vardır. Tellerden ve dış şeritlerden gelen iyonlaşma sinyalleri tetikleme birimlerine gönderilir. Farklı tetikleme istasyonlardan gelen bu veriler tetikleme birimlerde BHÇ demetlerinin bohça çakışma süresi olan her 25 ns de bir, enerjik müonların oluşup oluşmadıklarının belirlenmesinde kullanılır. AAOlar aynı zamanda eğici manyetik alan olmayan yönde konum bilgisi de verir. Fıçıda tetikleme küçük aralıklı odacıklar tarafından oluşturulur. Bu odacıklarda müonun geçerken yol açtığı iyonlaşma, güçlü bir elektrik alanda yükseltilerek dış şeritlerde sinyal üretir. İz geçişinin konumu birkaç ns'lik zaman çözünürlüğü ile ölçülür. Üç DTO düzeneği fıçının İSB odacıkları ile birlikte yerleştirilmiştir. DTOlar aynı zamanda ikinci konum ölçümünü de sağlar. Sarmal mıknatıs 'deki fiber optik kabloların bağlanması Geçiş Işınımı İz Sürücüsü Uç apak İzgeölçerinin AAO-I ve İSB Büyük Diskleri Levhalı Ön aloriölçerler üon Fıçı Simitselinin Bobinleri ( montajının ilk evresi boyunca) Simitsel bobinlerinin yakınlarında kurulan Fıçı'nın İSB/DTO istasyonları atot Şerit Odacığı Atlas algıcında merkezlenmiş Simitsel düzenek 82 km üstüniletken tel içerir ve tasarım akımı amperdir. Sıvı Argon aloriölçer üon Algıçları Nokta algıcın uç kapak kısmı arıiletken İz Sürücü Fıçı Silikon Şerit Algıçlar Nokta algıçlar Uç apak aloriölçerleri Simitsel mıknatıslar Sarmal ıknatıs

Daha göster