22 марта 2016

Результаты экспериментов Большого адронного коллайдера помогают обрабатывать аспиранты МИФИ

НИЯУ МИФИ

В настоящий момент несколько аспирантов кафедры №40 НИЯУ МИФИ проходят стажировку в CERN, где принимают активное участие в исследовательской работе, связанной с проводимыми там экспериментами. Аспирант Даниил Пономаренко рассказывает о работе в лаборатории по сбору данных с детектора TRT:

«Для успешного анализа данных, полученных в протон-протонных столкновениях в CERN была запущена специальная система управления и сбора данных. Начиная с 1954 года, без этих систем не может полноценно функционировать ни один современный детектор.

Трекер переходного излучения (TRT) в самом сердце эксперимента ATLAS позволяет измерять треки заряженных частиц и отделять электроны от пи-мезонов. Сотрудники кафедры №40 НИЯУ МИФИ внесли основной вклад в разработку TRT и сейчас совместно с коллегами из других институтов осуществляют его поддержку.

Система управления и сбора данных TRT (Data acquisition или сокращённо DAQ) - это целый комплекс, состоящий из нескольких уровней оцифровки сигналов, форматирования и сжатия данных. Система работает в поточном режиме и управляет внутренним временем детектора.

Частота столкновений на БАК доходит до рекордных значений в 100kHz и все системы, система управления и сбора данных TRT в том числе, должны успешно работать при таких загрузках. Это серьезный вызов для разработчиков архитектурных решений и программного обеспечения системы сбора данных TRT.

Система сбора данных детектора TRT выглядит следующим образом: сигнал с каждого пропорционального счетчика в TRT (стро) оцифровывается аналоговым чипом и подаётся на специальную (DTMROC) плату, где из нескольких таких сигналов для серии пропорциональных счетчиков формируются пакеты. Полученные пакеты далее отправляются через patch-панели в так называемые считывающие драйверы (Read Out Drivers или ROD). В ROD сигналы снова объединяются в более большие пакеты и после сжатия специальными алгоритмами, отправляются в главные системы эксперимента ATLAS, которые принимают решение записывать ли данное событие или же нет в зависимости от команды от триггерной системы эксперимента.

Программное обеспечение для управления системой DAQ разрабатывалось институтом Пенсильвании совместно с компанией Siemens. Сейчас, в рамках короткого перерыва в работе БАК на зимние каникулы, появилась возможность осуществить необходимые обновления в подсистемах. Для детектора TRT таким обновлением стало замена вычислительных мощностей DAQ с 32 битных систем на 64 битные, что сопряжено с большими изменениями как в аппаратной части системы, так и в программном обеспечении. Группа НИЯУ МИФИ принимает активное участие в этих работах».

На фотографии: аспирант кафедры №40 НИЯУ МИФИ Даниил Пономаренко (слева) с коллегой из Манчестерcкого Университета проходит курсы по радиационной безопасности перед допуском к работам с системой TRT DAQ