Cern m kirilova_1

Технологии в ЦЕРНПредставя: Мария Кирилова

М. Кирилова 10.2015

1. Какво е ЦЕРН?

М. Кирилова 10.2015

Всъщност е много повече…

М. Кирилова 10.2015

Какво прави ЦЕРН?

• Търси отговори на фундаментални въпроси за Вселената• Разширява предела на технологиите• Подготвя утрешните учени• Обединява нации чрез наука

М. Кирилова 10.2015

Началото за ЦЕРН и България в ЦЕРН

1954г: Създаден от 12 европейски държавиОбединява усилията на европейските държави за изследвания за мирни цели в областа на физикатаСега: Eвропейска Oрганизация за Изследвания в Областта на Физика на Елементарните Частици Най-големият комплекс от ускорители в света 11 юни 1999г:България става официална страна 20–ти член на CERN от 21 страни

М. Кирилова 10.2015

Сега• ~ 2300 щатни служители• ~ 1600 асоциирани служители• ~ 10500 участници по проекти• Бюджет (2014) 1000 MCHF

М. Кирилова 10.2015

България – колаборатор с CERN

Физика, сътрудничество започнало през 1975г. - NA4 и 80те - L3 :

Институт за ядрени изследвания и ядрена енергетика,

Българска академия на науките

Факултет по физика, СУ “Св.Климент Охридски”

Физически Факултет, ПУ “Паисий Хилендарски”

Инженерни проблеми, сътрудничество започнало през 1987г – L3:

Институт по системно инженерство и роботика,

Българска Академия на Науките

М. Кирилова 10.2015

Статутът на страна член на CERN дава възможност на българи

Да работят в CERN и да дадат своя принос в изследователските дейности на CERN:

Служители на CERN - физици, инженери, софтуерни специалисти и др.

Участници по проекти изпратени от български университети и научни институти

Да участват в програми за обучение

За 2014:Служители на CERN - 12

Млади специалисти – 7

Асоциирани сътрудници - 6

Студенти и докторанти - 3

Летни студенти - 2

Участници по проекти (users) - 75

М. Кирилова 10.2015

От какво е съставена Вселената?

Тъмна енергия73%

Тъмна материя23%

“Нормална материя” 4%

М. Кирилова 10.2015

През 2004 г. производството на няколко трилионни от един грам антиматерия е струвало на ЦЕРН 20 милиона долара. При това равнище на производство произвеждането на един-единствен грам антиматерия ще струва 100 квадрилиона долара, а антиматерийният завод ще трябва да работи непрекъснато в продължение на 100 милиарда години! Това прави от антиматерията най-скъпата субстанция в света. Из «Физика на невъзможното» Мичио Каку

М. Кирилова 10.2015

Какво не знаем?

Познаваме само около 4% от съдържимото наблюдаемата Вселена

От какво е съставена тъмната материя?Защо Вселената се разширява с постоянно ускорение?Кой е източника (каква е природата) на тъмната енергия?Защо във Вселената има само материя?Къде и кога е изчезнала антиматерията?

М. Кирилова 10.2015

AD (Antiproton Decelerator)

М. Кирилова 10.2015

Изучаване на елементарните частици и техните взаимодействия

М. Кирилова 10.2015

Hubble ALMA

VLT

WMAP

АтомПротон

Големият Взрив

Радиус на Земята

Радиус на Галактиките

Разстояние отЗемята до Слънцето

Вселена

cm• Изучаване физичните закони от първия момент след Големият Взрив Симбиоза между Физика на елементарните частици,Астрофизика и Космология

Свръх Микроскоп

LHC

М. Кирилова 10.2015

Ускорителен комплекс ЦЕРН

0.3c 0.87c

0.999999c

М. Кирилова 10.2015

LHC:Дълбочина от 50 до 175 m под френско-швейцарската граница в близост до Женева

Конструкцията съдържа 1624 свръхпроводящи електромагнита, всеки с дължина 15 метра и тегло над 30 тона (насочват протоните), които работят при температура 1,9 K (–271,25 °C)

Детектори на частици:ATLAS, CMS, ALICE, LHCb

М. Кирилова 10.2015

LHC (Large Hadron Collider) e…най-бързата писта в света..Трилиони протони се движат по 27 километрово трасе със скорост близка до скоростта на светлината в противоположни посоки, правейки 11000 обиколки в секунда. най-празното място в слънчевата система…За да се ускорят протоните до толкова висока скорост е необходим вакуум като този в междупланетното пространство.На луната има 10 пъти по-плътна атмосфера отколкото в LHC.

най-горещата точка в галактиката…Когато два протона се сблъскват те генерират температура 1000 000 пъти по-висока от тази в центъра на Слънцето.

най-студеното място във Вселената , 120 t течен He при 1.9 K

машина на предния фронт на физиката и на предния фронт на технологията

М. Кирилова 10.2015

Магнитно – Криостатен монтаж & Тест

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Магнитно – Криостатен монтаж & Тест

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Магнитно – Криостатен монтаж & Тест

М. Кирилова 10.2015

LHC и Детектори - брилянтен старт и невероятен работен режим през 2010 – 2013 (период 1- Run1)

CMS

ALICE: Pb-Pb

LHCb

http://aliceinfo.cern.ch/static/Pictures/pictures_High_Resolution/wwwFirstPbPb/ev4796_RPhi.png

М. Кирилова 10.2015

ОкабеляванеКабели: 304 артикула отговарящи на 2620 барана с обща дължина от 1 486 413 метра

Основни групи:Стандартни;Устойчиви на радиация;Пожароустойчиви;

CERN е една от първите институции в Европа, която е използвала оптичните влакна за телекомуникации. За първи път преди 32г. инсталирано между Превесан и Мера то е било най-дългото оптично влакно в Европа по това време.

М. Кирилова 10.2015

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Зала за управление на ускорителите в CERN

М. Кирилова 10.2015

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) Детектор

Брой на учените:

>3000

Брой институти:

174

Брой страни:

38

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS Каверна

М. Кирилова 10.2015

ATLAS

Фото: М. КириловаМария Шиякова (RU) в ATLAS

М. Кирилова 10.2015

CMS Детектор

Мюонен барабан

Silicon MicrostripsPixels

ECAL Scintillating PbWO4 crystals

Cathode Strip Chambers Resistive Plate Chambers

Drift Tube Chambers

Resistive Plate Chambers

СвръхпроводимиНамотки

Желязна скоба

Тракер

Мюонна Камера

Общо тегло: 14,000 tВъншен диаметър : 15 mОбща дължина : 21.6 m

Магнитно поле : 4 Tesla

HCALPlastic scintillator/brasssandwich

КалориметриCMS = Компактен Мюонен Соленоид

Брой учени:

3820

Брой институти:

182

Брой страни:

42

М. Кирилова 10.2015

Контролен център на CMS

Българското мястоФото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

CMS

На 100м под земята до CMS детектора с Иван Глушков(СУ)Аварийни стълбиФото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

13.05.2012 CMS експеримент

М. Кирилова 10.2015

CMS прави “цифрова снимка” 40 милиона пъти в секунда

М. Кирилова 10.2015

Откритие 2012Нобелова Награда по Физика 2013

Присъдена на François Englert и Peter W. Higgs ”за теоретичното откритие на механизъм, помагащ за разбиране произхода на масата на елементарните частици, който наскоро е подтвърден чрез наблюдението на предсказаната фундаментална частица от експериментите ATLAS и CMS на големия адронен колайдер в CERN”.

М. Кирилова 10.2015

LHC (втори период - Run2)LHC започна отново да ускорява и сблъсква протони в четирите експеримента с рекордната енергия от 13 TeV от 3-ти юни 2015

М. Кирилова 10.2015

54

Иновации и технологии

Инженерни

предизви-кателства

Магнитни модули

Съхраняване на

антиматерия

Вакуумни инсталации

Свръхпровод-ници

Криогенни инсталации

Високичес-тотни

камери

М. Кирилова 10.2015

Приложения в медицината

PET/СТ скенер PET използва антиматерия(позитрони)

УМБАЛ ”Света Марина” – Варна УМБАЛ Александровска - София

М. Кирилова 10.2015

Приложения в медицината

Адронна терапияУскорители на елементарни частици - разработени във физични лаборатории се използват в болници

Courtesy of IBA

Tumour Target

Protonslight ions

>70’000 пациенти

X-ray protons

М. Кирилова 10.2015

Приложения в медицината

Протонна терапия

М. Кирилова 10.2015

AMS експеримент

Алфа-магнитният спектрометър на Международната космическа станция направи наблюдения, които може да се окажат първите свидетелства от мистериозната съставка на Вселената, известна като тъмна материя. Експериментът е на стойност 2 млрд долра.

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

WWW – 1989г от Тим Бърнърс-Лий

The World Wide Web - създадена в ЦЕРН Осигурява непрекъснат достъп до милиони сайтове с информация в различни географски райони

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

Малко история

Първият сървър 1991г.

Фото: М. Кирилова и Албена Павлова

М. Кирилова 10.2015

Малко история

Първият сървър 1991г.

Фото: М. Кирилова и Албена Павлова

М. Кирилова 10.2015

Малко история

Първият сървър 1991г.

Фото: М. Кирилова и Албена Павлова

М. Кирилова 10.2015

Малко история

Първият сървър 1991г.

Фото: М. Кирилова и Албена Павлова

М. Кирилова 10.2015

Малко история

Първият сървър 1991г.

Фото: М. Кирилова и Албена Павлова

М. Кирилова 10.2015

От волт към байтСигналът от всяка клетка (~16 милиона) се обработва от високо интегрирана електроника;

Електрическият сигнал се оцифрова, за да се обработи след това от компютър;

Информацията се предава по оптически кабели.

М. Кирилова 10.2015

Поток от данни в ALICE

миграция

оптическикабели

Тригер

Детектори Части от събития композиране напълни събития

дисков буфер

Бърза реконструкцияКомпресиранеТригер от високо ниво

оптическикабели

РеконструкцияМоделиранеАнализ

Детектор V0

М. Кирилова 10.2015

Данните

Колко данни се създават? ( CMS)1 MB / събитие40 MHz честота на сблъскване (40 000 000 събития / секунда)40 ТB/ секунда!! (106 PB / година)

Колко можем да се запишат (CMS)?Максимум 1 000 събития / секунда

Колко данни записват общо? (LHC)30 PB/година

Аналог :9 милиона HD филмаЗаписани на CD-та образуват кула с височина 20 кмПовече от половината от всичко написано от човеството на всички езици

М. Кирилова 10.2015

Намаляване на данните и софтуер

Тригерно ниво 1:Намалява потока от данни от 40 млн. на 100 000 събития в сек.

Тригер от високо ниво :Софтуер: Набор от алгоритми, имплементирани с оптимизирана версия на стандартния пакет за обработка на данните на CMS (CMSSW). Състои се от ~ 2500 модули (C++) , изпълнени в различна последователност и с различна конфигурация (python)Намалява потока на данни до 1000 събития в секунда

М. Кирилова 10.2015

DATA CENTRE

Фото: М. Кирилова

М. Кирилова 10.2015

IT Услуги(непълен лист)

Комютърни ресурси за данните от експериментите на LHCИнфраструктура за експериментитеРесурси за локални изчисления и съхранение на данниПоддръжка и развитие на програмната и хардуерната обезпеченост на работата на лабораторията

Статистика11207 сървъра115 279 ядра131 796 ТБ хард дискове90 000 ТБ лентови носители8 MW елекрически капацитет

Необходими са 5 пъти повече ресурси

М. Кирилова 10.2015

GRIDGrid computing (англ.) – компютърни ресурси намиращи се на различни места работещи за постигане на обща задачаКакво е WLCG?

Глобална изчислителна инфаструктура, целяща да снабдява с ресурси за съхраняване, разпределение и анализиране на данните, генерирани от експериментите на LHC, като подсигурява достъпа до тях за всички партньори независимо от географското им местоположение.

Състои се от следните локални GRID системи:

Европейска GRID инфраструктура (Европа)GRID за общодостъпна наука (САЩ)Скандинавски GRID

ЦЕРН и Вигнер20%

13 центъра40% 160 центъра

40%

https://espace2013.cern.ch/WLCG-document-repository/images1/WLCG/WLCG-TiersJun14_v9.png

М. Кирилова 10.2015

GRID

• Основни елементи:– Мрежови компоненти– Хардуер– GRID програмно обезпечение (middlewear)– Програми за обработване на данни от експериментите

• Статистика:– 40 държави– 170 изчислителни центъра– 2 милиона изчислителни задачи на ден– 10 ГБ/сек глобална скорост– Над 10 000 потребителя

М. Кирилова 10.2015

GRID

Мрежова инфраструктура

М. Кирилова 10.2015

GRID

ALICE GRID

М. Кирилова 10.2015

GRID

Центрове в Европа

М. Кирилова 10.2015

Археология Астрономия Астрофизика Гражданска защита Компютърна химия Науки за земята Финанси Ядрен синтез Геофизика Физика на високите

енергии Обществени науки Медицина

GRID приложения

М. Кирилова 10.2015

Използвани CAD системи

AutoCAD

SolidWorks

Euclid

Cobalt

М. Кирилова 10.2015

Използвани CAD системи

I-DeasCATIA

М. Кирилова 10.2015