بزرگترين چالش سال جاري «سرن» شكارگران ذره گريزپاي بوزون هيگز در «ترافيك برخوردي» گرفتار شدند

 

getty-61.JPG

بزرگترين شتاب‌دهنده جهان كه در سرعت بسيار بالايي و با صدها ميليون برخورد ذرات به ارائه اطلاعات به فيزيكدانان مي‌پردازد، اكنون با مشكل مه غليظي از اين ذرات روبرو شده كه ممكن است كشف ذره گريزان بوزون هيگز را با مشكلاتي روبرو كند. اين مشكل كه به «ترافيك برخوردي» موسوم بوده، يكي از بزرگترين چالش‌هاي سال جاري براي دانشمندان برخورد دهنده بزرگ هادروني در مركز سرن سوئيس خواهد بود.مقادير بسيار از نيروي محاسباتي، حقه‌هاي فني و نرم‌افزاري به دانشمندان در حل اين مشكل كمك خواهد كرد؛ اما محققان احتمالا مجبور به كاهش فعاليت برخوردها براي جست‌وجوي ذره گريزان بوزون هيگز كه به نظر مي‌رسد جرم ذرات ديگر را تامين كرده، خواهند بود.اين ذره در صورت وجود بسيار سريع در دستگاه ظاهر شده و به ذرات سبك‌تر تجزيه خواهد شد. سال گذشته دو آشكارساز بزرگ اين برخورد دهنده با نشانه‌هايي از اين ذره با جرم حدود 125 گيگا الكترون ولت مواجه شدند.در سال جاري محققان قصد دارند اطلاعات بيشتري جمع‌آوري كرده و به بوزون هيگز عينيت بخشيده يا بطور كامل آن را كنار بگذارند.برخورددهنده بزرگ هادروني از زمان آغاز جديدترين دوره اجرايي خود در ماه گذشته، ميلياردها ميليارد پروتون را در دسته‌ه‌هاي كوچك‌تر از هميشه تحت فشار قرار داده و آنها را دهها ميليون بار در ثاينه به هم ميكوبند. نتايج اين برخوردها در فمتوبارن معكوس، واحد برابر با تقريبا 100 تريليون برخورد اندازه‌گيري مي‌كنند. تنها در ماه گذشته اين گروه به اجراي برخوردهايي به اندازه يك فمتوبارن معكوس انجام داده و محققان تا پايان سال قصد دارند اين ميزان را به 15 برسانند.براي جمع‌آوري اين اطلاعات، دانشمندان از برخورددهنده به دو شيوه استفاده مي‌كنند: با شيوه شتاب دادن ذرات به انرژيهاي بزرگتر و شيوه افزايش تعداد برخوردها. انرژي‌هاي بالاتر به ظهور ذرات سنگين‌تر كمك كرده اما اين تعداد برخوردها است كه به دانشمندان اجازه اعلام يك كشف را بر اساس داده‌هاي كافي مي‌دهد.در هفته‌هاي آينده، دانشمندان ميزان بيشتري از پروتون را درون دستگاه قرار داده و ذرات را تحت بيشترين فشار ممكن در نقاط برخورد در مركز دو شتاب‌دهنده سرن قرار خواهند داد.هر زمان كه دو دسته پروتون به يكديگر فشرده شده، نه تنها يك، بلكه ميانگين 27 برخورد بوجود مي‌آورند كه انتظار مي‌رود طي چند هفته تا نزديك نيمه 30 پيش رفته و در هر عبور 40 برخورد صورت بگيرد. دو آشكارساز اصلي برخورددهنده بزرگ هادروني براي كنترل حدود 12 برخورد در يك زمان طراحي شده بودند اما تاكنون توانسته‌اند با اين افزايش كنار بيايند.هر آشكارساز از لايه‌هايي از آشكارسازهاي كوچكتر ساخته شده كه به ثبت نشانه‌هاي ضايعات مركز خود مي پردازند. در زمان رخداد يك برخورد، رايانه‌هاي بالاي دستگاه در مورد ارزشمند بودن داده‌هاي موجود تصميم‌گيري كرده و در صورت جذابيت، برخورد را از روي نشانه‌ها بازسازي مي‌كنند. اما هنگامي كه دهها برخورد بطور همزمان اتفاق مي‌افتند، رايانه‌ها مجبور به باز كردن آنها هستند.سال گذشته محققان آشكارساز اطلس به تشكيل يك نیروی ضربتی براي حل مشكل ترافيك برخوردي و بازنويسي رمز رايانه‌اي پرداختند تا آشكار ساز بتواند برخوردهاي بيشتر را انجام دهد. اكنون دانشمندان در تلاش براي هرس ذرات شبح‌وار هستند كه در زمان هم‌مسير شدن چندين ذره پديد آمده و تصور وجود ذره‌اي را ايجاد مي‌كنند كه وجود ندارد. حذف اين ذرات شبح‌وار غيرواقعي مي‌تواند ميزان نيروي محاسباتي مورد نياز براي جمع‌آوري داده‌هاي مفيد را كاهش دهد.در آشكارساز CMS، فيزيكدانان به آموزش الگوريتمهاي خود براي دسته‌بندي داده‌ها به ترتيب پيچيدگي پرداخته‌اند. آنها همچنين در حال كار براي خلاصي از علائم ذرات كم انرژي بوده كه در كنار خطوط ميدان مغناطيسي آشكارساز گردش كرده و اطلاعات بي‌ربط به بوزون هيگز را توليد مي‌كنند.چنين حقه‌هايي در زمان افزايش تعداد برخوردها تاثير خود را از دست مي‌دهند. در لبه‌هاي بيروني دستگاه، قطعات آشكارساز بزرگتر بوده و از وضوح درشتتري برخوردارند، از اين رو ممكن است دستگاه نتواند برخي از مسيرهاي پروتون را از هم باز كند. اين امر باعث كاهش توانايي دستگاه در دستيابي به نشانه ذرات هيگز شده كه تنزلي در يك جفت بوزون دبليو محسوب شده و منجر به آبشاري از ذرات مي‌شود كه بايد توسط اين قطعات بيروني ثبت شوند.در حال حاضر، دانشمندان بايد كوههاي اطلاعات اضافه برخورددهنده را متعادل كرده تا اين ترافيك از بين برود.دانشمندان انتظار دارند كه تنها تا 15 درصد از رويدادهاي مسير احتمالي تجزيه هيگز را از دست بدهند.





تاريخ : پنج شنبه 21 ارديبهشت 1391برچسب:, | | نویسنده : مقدم |