И. О. Орлов, СПФКС-91 The LHC: Citius, Altius, Fortius… James Gillies, Head, communication group, CERN 27 November 2006 Большой адронный коллайдер и физика элементарных частиц Орлов Илья Олегович ИЯФ СО РАН, Новосибирск ЦЕРН, Женева, Швейцария

Вещество Атомы Молекула Атом Электроны Ядро Нейтрон Протон Кварки d u u d u d d u d d u u d u u d u d d u u d u u

1895 г. Фотон Лучи в вакуумной трубке Нобелевская премия по физике г. В. К. Рёнтген

Электрон, протон, нейтрон Электрон – 1897 Протон – 1918 Нейтрон – 1932 Ядерные силы «Мезон» Юкавы Дж. ТомсонЭ. РезерфордДж. 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 = сек (долго!) К. Д. Андерсон

Пион «Мезон» Юкавы Переносчик ядерных сил Космические лучи, 1947 M = 140 МэВ T = сек Цезарь М. Дж. Латтес

Каон г. M ~ 500 МэВ T ~ сек Странная частица!

Нейтрино Предложена в 1931 (Паули) Сохранение энергии в бета-распаде Эксперимент: 1956 г.

1963 год p+p+ p-p- n0n0 n0n0 e-e- e+e+ π±π± Переносчик ядерных сил γ Переносчик ЭМ сил K±K± μ±μ± νeνe νμνμ

Кварковая модель d u u d u d d u d d u u d u u d u d d u u d u u М. Гелл-Манн p+p+ n0n0 π±π±

Коллайдеры 1963 г. ИЯФ СО АН СССР, Новосибирск Стэнфордский университет Г. И. Будкер В. К. Г. Панофски

ВЭП – 1

– 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

Современные задачи Поиск Хиггс-бозона 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

The Stanford two-mile electron linear accelerator (SLAC)

И. О. Орлов, СПФКС-927

И. О. Орлов, СПФКС-928

И. О. Орлов, СПФКС-929 Наблюдатели: ЮНЕСКО, Евросоюз, Япония, Турция, Израиль, США, Россия

И. О. Орлов, СПФКС штатных сотрудников 6500 пользователей Бюджет (2003 г.) – 1280 MCHF (817 M евро) ЦЕРН в цифрах

Сотрудники ЦЕРН в странах мира

Возрастное распределение

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 частицы и взаимодействия

P, низкая энергия P, высокая энергия P-P, очень высокая энергия Антипротоны n_TOF Ядерная физика Цепь ускорителей ЦЕРНа

36 p-p collider 7 TeV + 7 TeV Luminosity = cm -2 c -1 Основные задачи Бозон(ы) Хиггса Суперсимметрия Кварк-глюонная плазма CP-нарушение LHC

И. О. Орлов, СПФКС-937 Дипольные магниты LHC (1232)

Сверхпроводящие магниты

Большой адронный коллайдер

CMS

Diameter25 m Barrel toroid length26 m End-cap end-wall chamber span46 m Overall weight 7000 Tons

И. О. Орлов, СПФКС-942

The Main Building «fits in » the ATLAS Cavern

Коллаборация

На эксперимент: 40 миллионов столкновений в секунду После фильтрации 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 производство книг 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 данные за год вес DVD Сырые данные 3,2 Пб кг Реконструкция 1,0 Пб4 400 кг Физические данные 0,2 Пб784 кг Публикации 10 Мб

Для обработки требуется невероятное количество компьютеров Итого необходимо около современных PC Калибровка Реконструкция Моделирование Анализ Мировое производство за ~6 ч.

И. О. Орлов, СПФКС-948 World Wide Collaboration distributed computing & storage capacity Europe: 267 institutes, 4603 users Other: 208 institutes, 1632 users

Tier 1 Tier2 Center Online System CERN Center PBs of Disk; Tape Robot FNAL Center IN2P3 Center INFN Center RAL Center Institute Workstations ~ MBytes/sec Gbps Десятки петабайт в Эксабайт ~5-7 лет спустя. ~PByte/sec Tier2 Center Tier 0 +1 Tier 3 Tier 4 Tier2 Center Tier 2 Experiment 0.1 to 10 Gbps Physics data cache Иерархия GRID

WWW и CERN Tim Berners-Lee World Wide Web - доступ к информации во всех уголках земного шара Grid - доступ со всех уголков земного шара к единому хранилищу данных

И. О. Орлов, СПФКС-951

И. О. Орлов, СПФКС Knowing more about the Higgs and Supersymmetry will let us pose the next questions more sensibly

Есть вопросы? Как получить презентации лекций? или написать и спросить :)

Современные задачи Поиск Хиггс-бозона 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