научно-популярное приложение к газете "Голос Армении"
Menu

К ИСТОКАМ ВСЕЛЕННОЙ

Большой атлас ЦЕРН

Интервью с ведущим научным сотрудником Национальной лаборатории им. А. Алиханяна (ЕрФИ) доктором физ.-мат. наук Ара ГРИГОРЯНОМ

- Г-н Григорян, вы являетесь руководителем армянской группы, работающей в ЦЕРНе. Какие исследования там проводятся?

- ЦЕРН - крупнейшая в мире лаборатория физики высоких энергий, изучающая фундаментальную структуру материи и законы, определяющие ее строение. Хотя членами ЦЕРНа являются только европейские страны, в работах, ведущихся в этой организации, участвуют и другие государства, которые вносят свой вклад в разработку и конструирование сложнейшей аппаратуры, анализ и интерпретацию огромного объема экспериментальных данных. Сегодня в ЦЕРНе работает порядка 10000 специалистов из 100 стран.  Функционирующий в ЦЕРНе Большой адронный коллайдер (БАК) и действующие при нем гигантские экспериментальные установки – результат этого эффективного сотрудничества.  Армения активно участвует в исследованиях ЦЕРНа с середины 1980-х. Договор о сотрудничестве между Республикой Армения и ЦЕРНом был подписан в 1994 году.

- С какой целью построен БАК?

Большой андронный коллайдер- Этот гигантский ускоритель разгоняет пучки протонов до энергии, равной 6,5 триллиона электронвольт, и ядра свинца - до энергии 533 триллиона электронвольт. БАК функционирует в простирающемся вплоть до 100-метровой глубины кольцевом туннеле длиной в 27 километров. Разгоняющиеся в противоположных направлениях пучки сталкиваются в четырех точках ускорительного кольца. В результате формируется среда из тысяч частиц, содержащая богатейшую информацию о строении фундаментальной материи. Четыре громадные экспериментальные установки действуют в точках столкновений, каждая из них спроектирована для выполнения программы исследований, проводимых соответствующей коллаборацией.

Основная цель коллабораций ATLAS и CMS - поиск и исследование свойств так называемого бозона Хиггса, генерирующего массы некоторых фундаментальных частиц, например, электрона. В 2012 году эти коллаборации объявили об обнаружении частицы, которая с большой вероятностью является бозоном Хиггса.

Программы двух других коллабораций, LHCb и ALICE, тесно связаны с космологией - науке о рождении и эволюции Вселенной. Oдно из главных направлений, исследуемых экспериментом LHCb, -  поиск ответа на вопрос: почему в наблюдаемой Вселенной мы видим только материю. Куда делась антиматерия, количество которой в самом начале рождения Вселенной в точности равнялось количеству материи? Например, ядра всех элементов на Земле состоят из протонов и нейтронов, нет элементов с ядрами, состоящими из антипротонов и антинейтронов. Другой пример - вокруг нас и в нас самих - огромное количество электронов, но нет позитронов, т.е. антиэлектронов, несущих положительный заряд.

Основная цель коллаборации ALICE (A Large Ion Collider Experiment), в которой работает наша группа, - исследование свойств кварк-глюонной плазмы. Это сверхгорячая и сверхплотная среда с температурой порядка 10 триллионов градусов и плотностью порядка 10 триллионов граммов на кубический сантиметр. Кварки и глюоны -  кирпичики, из которых построены протоны и нейтроны. Именно они придают массу им, а значит и всей наблюдаемой материи Вселенной. Kварки и глюоны начали рождаться и стремительно размножаться после Большого взрыва. В результате в возрасте нескольких микросекунд материя Вселенной представляла собой кварк-глюонную плазму, заполняющую сферу с радиусом порядка несколько десятков километров. В процессе дальнейшего расширения Вселенной кварки и глюоны комбинировались друг с другом, образуя так называемые адроны: протоны, нейтроны и множество других адронов с очень коротким временем жизни. Этот период развития Вселенной закончился приблизительно через 3 минуты и началась эра образования ядер легких элементов - дейтерия, лития и гелия, которая длилась 380000 лет. Затем начался процесс захвата электронов протонами и образования  нейтральных атомов.

Программа исследований коллаборации ALICE  основана на тщательном изучении кварк-глюонной плазмы и адронного периода развития Вселенной на основе  микроБольшого взрыва, происходящего при столкновении ядер свинца. 

- Какие установки использует коллаборация  ALICE?

- Экспериментальная установка ALICE – это циклопическая конструкция весом в 10000 тонн и длиной в 26 метров. Она включает в себя 18 детекторов, нацеленных на регистрацию и опознание практически всех сигналов, посылаемых средой, сформированной в процессах столкновений ускоренных в БАКе частиц - ядер свинца друг с другом, протонов с ядрами свинца и протонов друг с другом. Такая многопрофильная ориентация определяет главное отличие ALICE от других  экспериментальных программ ЦЕРНа. Установка ALICE строилась 15 лет. Главную роль сыграли физики, занимавшиеся научным обоснованием, моделированием, дизайном, составлением технических обоснований, созданием прототипов и их тщательным тестированием. Заказ на окончательное изготовление модулей детекторов получили индустриальные компании.

Особо хочу отметить эстетический аспект экспериментальных установок ЦЕРНа. Каждая из них являет собою вершины дизайна, изящности архитектуры и артистичности цветовой палитры, приводя в восхищение не только физиков - авторов этих творений, но и многочисленных визитеров со всех концов света, для которых ЦЕРН организует регулярные экскурсии.

- Как происходят исследования в ALICE?

ALICE- В результате столкновений тяжелых ядер свинца быстро формируется кварк-глюонная плазма. Расширяясь, она конвертируется в материю, состоящую из адронов, которые можно наблюдать в эксперименте. На каждом этапе этой эволюции испускается множество сигналов, изучение которых дает нам информацию о свойствах созданной материи и ее эволюции. 

Отмечу, что анализ экспериментальных данных - очень сложный, непрерывный и трудоемкий процесс, требующий многомесячного скоординированного труда физиков. В настоящее время коллаборация ALICE объединяет около 1500 специалистов, представляющих 158 научных учреждений из 37 стран.  Множество рабочих групп проводит анализ данных по своей тематике, определяемой коллаборацией ALICE. Уже получено большое количество интереснейших результатов о свойствах кварк-глюонной плазмы. В ведущих международных журналах опубликовано более 160 статей, имеющих очень высокий показатель цитируемости. Члены армянской группы являются соавторами этих публикаций.

- Расскажите о работе вашей группы в ALICE.

- Наша группа вошла в ALICE  в 1996 году, почти сразу после создания этой коллаборации. И Армения внесла свой вклад в конструирование экспериментальной установки и разработку программного обеспечения. В Ереване было изготовлено и отправлено в ЦЕРН алюминиевое кольцо общим весом 3,5 тонны, которое было вмонтировано в установку ALICE для защиты от паразитной радиации. Был построен прототип оптической системы слежения, с точностью до 50 микрон, за взаимным положением компонент одного из детекторов  ALICE, называемого Мюонный спектрометр. Прототип, включающий в себя лазерные пучки и оптические сенсоры, прошел тестирование в ЕрФИ. Окончательный вариант системы был разработан совместно с коллегами из Лионского университета. Разработан ряд программных сервисов для AliEn -  среды, обеспечивающей распределенные вычисления на кластерах, предоставленных в распоряжение коллаборации ALICE  странами-участницами и хранение на этих кластерах огромного, исчисляемого в сотнях петабайтов объема данных эксперимента ALICE. К настоящему времени число действующих кластеров достигло 85. В ЕрФИ также действует кластер AliEn, установленный в 2011 году студенткой-бакалавром Нарине Манукян.

В последние годы группа работает над анализом событий и оптимизацией алгоритмов, регулирующих интенсивный поток данных по кластерам AliEn. Мы также включились в работы по созданию нового детектора, который будет интегрирован в Мюонный спектрометр в 2020 году.

На разных этапах в нашей группе работали многие специалисты старшего поколения из ЕрФИ и других организаций Армении, некоторых из них уже нет в живых. Они внесли значительный вклад в формирование группы и определение направлений наших исследований в ALICE.

            Однако мне бы хотелось представить подробнее наиболее заметных молодых членов группы - бывших и настоящих. Все они приходили в группу уже с первых лет учебы в вузе и сразу включались в работы по тематике ЦЕРНа. Самый старший из них – Рубен Шагоян. Теперь он одна из ключевых фигур в ALICE, постоянный сотрудник ЦЕРНа. Но чтобы получить этот статус, ему пришлось стать гражданином Франции. Другоe oчень известное в ALICE лицо - Мартин Погосян. Являясь сотрудником Американской национальной лаборатории Оук Риджа, он находится в постоянной командировке в ЦЕРН. Артем Арутюнян после защиты кандидатской диссертации по тематике AliEn три года проработал в ЦЕРНe над внедрением так называемых облачных технологий. Сегодня он руководитель отдела в очень крупном американском проекте по распределенным системам, названном Mesosphere. Арсен Айрапетян также проработал три года в ЦЕРНе администратором большого вычислительного кластера. Сейчас он сотрудник Технологического института в Карлсруэ, Германия. 

         Нынешний молодежный состав группы - это прежде всего недавние магистранты Арменуи Абрамян, Нарине Манукян и Вардануш Папикян. Все они уже внесли значительный вклад в программу коллаборации ALICE. Вардануш завершает анализ событий, зарегистрированных в Мюонном спектрометре в столкновениях протонов с энергией в 4 триллиона электронвольт и работает над кандидатской диссертацией. Арменуи и Нарине известны в ALICE своими разработками по ускорению времени выполнения задач в AliEn, а также построением системы мониторинга распределения данных по кластерам AliEn. Особо хочу отметить, что все их дипломные работы как в бакалавриате, так и в магистратуре, были представлены в ALICE и удостоены наивысшей оценки. Также большое удовлетворение вызывают полученные нашей молодежью в разные годы три премии президента РА - лучшему бакалавру и магистру в области информационных технологий.

И, наконец, в прошлом году к нам в группу пришли студенты-бакалавры Егише Амбарцумян и Мариам Пиликян. Сейчас Егише занят анализом экспериментальных данных, а Мариам изучает проблему модернизации алгоритмов распознавания следов частиц в Мюонном спектрометре.

           Так что пока мы смотрим в будущее с оптимизмом.

Беседу вела Гаянэ САРМАКЕШЯН

Опубликовано в Взгляд
Прочитано 720 раз
Оцените материал
(2 голосов)
Другие материалы в этой категории: « БОТАНИКИ И БОТАНИКА СИРИЯ: РАЗРУХА И ПЕРСПЕКТИВЫ »

Оставить комментарий

Убедитесь, что вы вводите (*) необходимую информацию, где нужно
HTML-коды запрещены

Наверх