30 марта 2010 г.

Текущее состояние LHC

Если кто следит сейчас за первыми столкновениями на LHC, вот очень симпатичная флешка, на котором у анимированном виде показан текущий статус коллайдера и детекторов.


Ну и стандартные ссылки: онлайн видео LHC First Physics (прямой эфир будет сегодня транслироваться весь день), мониторы Большого адронного коллайдера (LHC1 и LHC operation), твиттер-аккаут ЦЕРНа, блоги CMS e-commentary, ATLAS blog, твиттер-аккаунт LHC status.

Апдейт: CMS и ATLAS увидели самые первые столкновения. Только что пучки объявлены стабильными, дететкорам теперь можно позаниматься и физикой. :)

Пообсуждать процесс запуска можно у меня в гуглобаззе.

15 комментариев:

  1. Игорь, вопрос профана - а когда собственно узнают, есть бозон или нет его? ;-) Верно ли себе представляю, что расшифровка результатов займет тоже приличное время?

    ОтветитьУдалить
  2. Конечно. При самом лучшем раскладе (т.е. если его масса окажется в определенном интервале значений) его откроют через год-два. При худшем раскладе — лет через пять.

    ОтветитьУдалить
  3. Уважаемый и любимый Игорь!Вы являетесь для меня 2 чаловеком в мире (после Стивена Хокинга и на равне с Юрием Шевчуком) по интеллекту.
    Такой вопрос мучает: разве поле Хиггса не относится к полям сил ( в смысле электрослабого, сильного ядерного и гравитационного), ведь оно также влияет на поведение частиц и имеет свою частицу - бозон Хиггса. Только, на сколько я помню, это поле распределено равномерно по вселенной и нарушает симметрию (т.е. разделяет W и Z бозоны и фотоны).
    И еще: Существуют ли еще поля, подобные полю Хиггса.
    P.S. я полный профан.

    ОтветитьУдалить
  4. [quote]
    При самом лучшем раскладе (т.е. если его масса окажется в определенном интервале значений) его откроют через год-два. При худшем раскладе — лет через пять.
    [/quote]
    Ну вот, у них опять что-то сломалось, экстренная остановка для получасового ремонта модуля питания MKD. С такой надёжностью установки в целом, следует ориентироваться на худшую оценку времени открытия долгожданного бозончика ;)

    ОтветитьУдалить
  5. Леониду: хиггсовское поле, конечно, можно назвать полем сил, т.к. действительно возможны силовые взаимодействия между обычными частицами за счет простого обмена хиггсовскими бозонами. Но у «настоящих» силовых полей есть важнейшее отличие — они калибровочные поля (это вообще самый важный факт в современной физике элементарных частиц). Калибровочные — это значит, что они возникают сами собой, как только мы потребует определенную внутреннюю симметрию частиц материи. Хиггсовское «силовое» поле из такого принципа не выводится.

    ОтветитьУдалить
  6. Такой вопросик. Вот сейчас смотрю по этой флешке за работой LHC, в частности за детектором CMS(хотя аналогичные графики и у других). Там отрисовывается график интенсивности столкновений - и в виде светимости и собственно частота столкновений (Гц). Вопрос - как частота столкновений получается дробной 0,3 0,5 1,4 2,3 и т.д. если это собственно сколько столкновений (штук) произошло за секунду? Прямо какие-то "полтора землекопа" (с) (в данном случае протона, которые столкнулись) получаются :)
    Если бы это было усреднение за какой-то промежуток времени - то понятно, дробные значения могут образовываться из-за деления целого кол-ва столкновений на время. Но там график идет в реальном времени, 1 деление = 1 секунде, без усреднения. И на нем тоже дробные значения.

    ОтветитьУдалить
  7. Я думаю, что это какие-то левые числа, как они получаются, я не знаю. Частота регистрируемых событий даже в минимальной конфигурации сейчас десятки Гц. Вообще, мне казалось, что в последние пару-тройку дней столкновений вообще не было.

    ОтветитьУдалить
  8. Ну почему количество столкновений мало, это как раз понятно и нормально. В этот момент пучки еще не вышли на рабочие параметры. Насколько я понял показания: энергия была 450 GeV, т.е. инжекции и шло наращивание кол-ва протонов в пучках.
    Но детекторы в это время уже работали и давали такие странные дробные показания столкновений. Впрочем там других странностей хватает, сейчас например циркуляции пучков по основному кольцу вообще нет (какие-то проблемы с криосистемой), а на мониторах детекторов какие-то показания все-равно идут, в частности уровень фоновых столкновений на детекторах ALICE и LHCb регистрируется (тоже дробный, порядка 0.01 хотя он тоже без усреднения показывается). При этом что судя по описанию (под "фоновым" там обозначены столкновения пучков не друг с другом, а с остаточными молекулами воздуха в трубке, из-за неидеальности вакуума) их быть не должно - раз нет самих пучков.
    Или же это совсем фоновые процессы регистрируются, типа космических лучей (которые как я понимаю, в некотором количестве даже на глубину залегания LHC могут проникать?) и естественного радиактивного фона материалов использовавшихся для изготволения детекторов и окружающей их земли?
    В общем флешка конечно симпатичная и удобная, по которой даже не особо разбирающиеся в процессе люди (типа меня) могут примерно понять, что в данный момент происходит. Но вот достоверность показаний там под большим вопросом...

    ОтветитьУдалить
  9. > ... Насколько я понял показания: энергия была 450 GeV, т.е. инжекции и шло наращивание кол-ва протонов в пучках.

    Сгустки не наращиваются в LHC, они сразу поступают в него цельными порциями. Даже при минимальной порции (4-5 млрд.), минимальной энергии и без сжатия как только пучки начинают сталкиваться, они сразу выдают десятки герц. Всё, что существенно меньше этого — это не столкновения, это просто какие-то числа пишутся в соответствующий регистры и апплет их отображает, так что не надо их воспринимать серьезно. В ходе реальных столкновений, я думаю, данные достоверны.

    Это не единственный случай такой «корявости». Например, когда в магнитах тока вообще нет, то в главном онлайн мониторе иногда сверху написана энергия 0 GeV, а иногда — 7840 GeV (или что-то типа того). Это просто какие-то числа застряли в регистре.

    ОтветитьУдалить
  10. Ясно. Просто компьютерные глюки значит. Мне это знакомо(я программированием занимаюсь на любительском уровне), когда одна программа (модуль) пишет данные в переменные/регистры, а другая потом из них забирает и дальше обрабатывает (или показывает или еще что-то делает). Если программа написана не очень хорошо (что у меня частенько бывает), случаются ситуации когда 2-й модуль читает из переменных, хотя первый туда ничего еще не записывал. И на выходе получаются различный псевдослучайный мусор (определяемый состоянием участка памяти, который был выделен под эти регистры/переменные). Но это считается "плохим тоном" в программировании - хотя обычно это вещи достаточно безобидные, но иногда при определенном стечении обстоятельств отсутствие проверки(что переменные еще не были инициализированы) или обнуления перед использованием может приводить к очень серьезным ошибкам в самом неожиданном месте, которые сложно выявить и устранить (так называемые "блуждающие глюки" :). Остается надеяться, что такие ляпсусы только в модулях предназначенных "для развлечения публики" попадаются, а в основном рабочем ПО ничего такого нет...
    Но еще насчет странностей монитора. Сейчас онлайн наблюдал за выходом пучков на стабильность(3.5 TeV, squeeze в течении некоторого времени, после чего объявление Stable Beams) и запуском ALICE в научный режим сбора статистики. Кол-во столкновений стало отображаться нормально - в целых единицах (1,2,3 и т.д.), но почему-то все равно мало (1-3 в сек).
    На CMS (который тоже запустили) столкновений больше (40-80 Гц), но дробность осталась.
    Но еще теперь и по самим пучкам странность - графики показывающие кол-во протонов в пучках. Сам порядок величин похож на правду, но они скачут туда-сюда каждую секунду, в районе 4-6 млрд. один и 9-11 млрд. другой. Такого же в реальности не происходит? Как я понимаю после разгона и стабилизации пучком, кол-во протонов относительно стабильно, и только плавно снижается из-за выбывающих в столкновениях: полезных (в детекторах) и неполезных (с остатками воздуха и стенками трубок)?

    ОтветитьУдалить
  11. > Сгустки не наращиваются в LHC, они сразу поступают в него цельными порциями.

    Хм. А как тогда вот такие графики понимать: http://s59.radikal.ru/i164/1005/91/912356f9de4b.png
    Вроде же на них как раз видно, как постепенно наращивается интенсивность пучков (в т.ч. кол-во протонов в 1 сгустке) уже в самом LHC. Поступают то они понятно с каскада предыдущих ускорителей. Но из отдельных "маленьких" (единицы млрд?) сгустков формируются большие(десятки и как я понял уже до ~130 млд дошли) и увеличивается их количество в 1 пучке уже непосредственно на LHC?

    ОтветитьУдалить
  12. Давайте четко различать «пучок» и «сгусток». Пучок — это всё, что циркулирует в трубе в одну сторону. Он состоит из нескольких сгустков (длиной порядка метра), которые следуют друг за другом на определенном расстоянии. Между сгустками есть электромагнитные барьеры, поэтому сгустки четко обособлены, не сливаются друг с другом и не расплываются.

    Когда происходит инжекция протонов из предварительного ускорителя в основное кольцо LHC, то каждый раз выстреливается один сгусток, который «ложится» на свое место на орбите и далее циркулирует, ни с кем не смешиваясь. Когда в LHC впрыскивают второй сгусток, он ложится уже на другое место орбиты, а вовсе не присоединяется к первому. (Теоретически, присоединения возможны, некоторые ускорители так и работают, но в норме на LHC такого нет).

    Поэтому когда вы на картинке видите очередную ступеньку, это значит, что в этот момент впрыскивают новый сгусток на свободное место. Интенсивность всего пучка конечно вырастает, но не за счет роста интенсивности отдельных сгустков, а за счет увеличения их числа.

    На вашем скриншоте видно, что вначале были запущены два пилотных сгустка примерно по 5 млрд., затем попеременно запускали несколько сгустков на 20 млрд. Единственный тонкий момент — мне кажется, что первый не-пилотный сгусток запустили прямо на место пилотного. Т.е. было 5, добавили туда же 15, стало 20. Но я не уверен в этом. А следующие уже точно отдельные сгустки, посаженные на свои собственные места.

    ОтветитьУдалить
  13. Спасибо за пояснение. Я правда уже сам разобрался, покопавшись основательно на Церновском сайте. Оказывается в этот запуск (с которого я снимал скриншот) запускали конфигурацию в виде 6 х 2е+10. Т.е. 6 сгустков по ~ 20 млрд. протонов в каждом пучке. + остатки от пилотных и на выходе получили 2 пучка один ~1.24e+11 второй ~1.29e+11 протонов.
    И "ступеньки" как раз примерно по 20 млрд. и были. Я просто сначала почему-то решил что на этих графиках отображается именно кол-во протонов в одном сгустке, а не на весь пучок. Отсюда и сделал уже неправильный вывод что их "наращивают" увидев ступеньки. Хотя вроде ясно написано "beam", т.е. пучок/луч... А сгусток (1 порцию) обозначают как "bunch"?
    И еще один вопрос, те интенсивности столкновений / их общее набранное количество, что указывается например в этой флешке и на других он-лайн мониторах (до ~2000 Гц при последнем запуске доходившее) и то что указывается в статистике по детекторам (например Atlas пишет уже о ~410 млн. набранных столкновений). Это количество всех, "первичных" столкновений? Или это уже количество "событий"(events), т.е. таких столкновений которые прошли отбор на предварительных фильтрах и были определены как достаточно "интересные", чтобы записать их в базу данных для дальнейшей обработки и хранения? Если это только первичные (как я думаю), то где-то подобная статистика именно по полезным событиям отображается?

    ОтветитьУдалить
  14. Да, сгусток — это bunch, ускорительщики так и говорят по-русски, «банч».

    В детекторе CMS доходило и до 4500 Гц.
    Насколько я понимаю, и там, и там — это первичные столкновения, т.е. всё, что оставило хоть какой-то достаточно высокоэнергетический след в детекторах, т.к. сейчас триггеры (т.е. фильтры) настроены так, чтоб пропускать практически всё. Просто на нынешнем этапе «неинтересные» события тоже нужны, чтоб как раз выяснить, каков от них фон, и откалибровать детектор. Существенный отсев начнется позже.

    ОтветитьУдалить