atlas.ch

side_2-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:27 PM
ATLAS İşbirliği
Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS saniyede yaklaşık bir milyar proton-proton çarpışmasını yine saniyede 60 milyon megabayt'tan
daha fazla bir bütünleşik veri hacmi kullanarak gözlemlemek üzere tasarlanmıştır. Ancak, bu olaylardan
yalnızca birkaçı yeni buluşlara yol açabilecek ilginç özellikler içerir.
ATLAS, veri girişini işlenebilir seviyelere indirmek için, çok seviyeli özel bir hesaplama yöntemi kullanır.
Bu tetikleme yöntemi fizik çözümlemelerinde ilgi çekici olan olayları bazı ayırt edici özelliklerini
kullanarak seçer.
Tetikleme Düzeneği
Hesaplama
ATLAS tetikleme düzeneği üç aşamalı seçim süreci uygular.
Seviye-1 tetiklemesi her 25 ns demet geçişi aralığındaki bir
ham veri alt kümesini işleyen özelleştirilmiş elektronik devrelerden oluşan büyük ölçüde paralel bir düzenektir. Bir olayın
verisinin saklanmasına olay meydana geldikten sonraki iki
mikrosaniyeden daha kısa bir sürede karar verilir ve saklanacak olay ardışık düzenli depolardan geri alınır. Saniyedeki 40
milyon bohça çakışmasından 100 000'den daha azı Seviye-1'i
geçer.
ATLAS'ta veri depolanması ve çözümlenmesi yazılım
teknolojisinde, veri işleme ve depolanmasında çok büyük
zorluklar sunmaktadır. Her yıl birkaç petabayt (petabayt = 1
milyon gigabayt) veri kaydedilir ve dünya genelindeki fizikçiler
tarafından paylaşılarak çözümlenir. Gerekli bilgi işlem kaynakları
yeni genel veri ÖRGÜ düzeneğiyle iletişimde bulunan dünya
genelinde yaklaşık 100 000 tek çekirdekli işlemciye karşılık
gelir.
ATLAS deneyi dünyada genelindeki kurumlarda bulunan bilim insanlarının deneyin çalıştırılmasının ve
bakımının sorumluluğunu paylaştıkları bir işbirliğiyle kurulmuştur.
ATLAS'taki işin büyük kısmı bilim insanlarının kendi kurumlarındaki küçük çalışma takımları ile yapılır. Algıç
bileşenleri CERN'e getirilmeden önce işbirliği yapan kurumlarda geliştirilip, üretilmiş ve denetlenmiştir.
CERN'e gelen parçalar önce büyük algıç düzenekleri olarak birleştirilip denenmiş ve daha sonra yeraltındaki
mağaraya kurulmuştur. Benzer şekilde, ATLAS verileri tüm işbirliği üyelerine açıktır ve dünyadaki ATLAS
fizikçileri farklı fizik konularında çözümlemeler yaparlar.
ATLAS deneyi ATLAS projesinde çalışan yaklaşık 1000 öğrenci için mükemmel bir ortam sağlar. Lisans üstü
öğrenciler ATLAS'ın işletilmesinde ve fizik çözümlemelerinde önemli bir rol oynarlar, ve bir çoğu mezun
olduktan sonra yeteneklerini bilim, tıp, sanayi, yönetim, finans ve gazetecilik gibi birçok çeşitli alanda
uygulamaya devam ederler.
ATLAS
C
M
Y
CERN'deki ATLAS deneyinde işbirliği
ATLAS işbirliği
CM
CY
CMY
Photo courtesy of the PPARC
K
Kaloriölçer elektronikleri
Tetikleme Düzeneği
Kaloriölçer okuma altdüzeneklerinin kurulumu
Seviye-2 tetiklemesi herbir olay için Seviye-1'de tespit edilen
belirli ilgi bölgelerini daha ayrıntılı bir şekilde çözümleyen
büyük bir özel işlemciler dizisidir. Bu arada tüm olayın verisi
depolarda toplanır. Saniyede birkaç bin olay Seviye-2'den
geçer ve verilerini Seviye-3'e aktarır.
Photo courtesy of the PPARC
Seviye-3 tetiklemesi tüm verinin ayrıntılı olarak
çözümlemesini yapan büyük bir işlemci çiftliğidir. Saniyede
yaklaşık 200 olay Seviye-3 çözümlemesinden sonra geriye
kalır ve bunlar çevrimdışı çözümleme için veri depolama
düzeneklerine aktarılır.
Tetikleme bileşenleri üzerinde çalışma
Birleştirme ve Kurulum
İşletim
ATLAS her biri mağaraya indirilmek zorunda olan ve doğru
bir dizide kurulması gereken binlerce gelişmiş algıç
kısımlarıyla kocaman (yedi katlı) üç boyutlu bir yapboz gibidir.
Ayrıca ATLAS mağarası tüm algıç düzeneğinin güvenli bir
şekilde çalıştırılmasına izin veren gaz ve soğutma
düzeneklerinin yanı sıra tüm yerel kontrol ve okuma
elektroniğini barındırır.
ATLAS 14 TeV'e varabilecek enerjilerde protonların kafa
kafaya çarpışmalarının ürünlerini gözlemlemekte ve
kaydetmektedir. En az 15 yıl çalışacak olan bu büyük deney
programının maddenin temel parçacıkları ve bunları bir arada
tutan kuvvetlerle ilgili birçok cevaplanmamış soruya ışık
tutması beklenmektedir. Muazzam büyüklükteki ATLAS verisi
işbirliğindeki tüm bilim insanları arasında paylaştırılmakta,
dünya
genelindeki
üniversite
ve
deneyevlerinde
çözümlenmektedir.
2003'te başlayarak, 24 saat çalışan yüzlerde insan bu yapbozu,
onu çevreleyen alt yapısını ve kontrol
düzeneklerini bir araya getirmişlerdir.
Bu deney, binlerce hassas kurulum ve
yerleştirme işlemi gerektiren binlerce
kilometre kablo, fiber ve destek
düzeneklerine
bağlı
boruları
içermektedir.
Algıç
kısımları
kuruldukça bunlar bağlanmış, ilk
deneyevi ölçümleriyle karşılaştırılarak
verimlerinin
düşmediğinden emin
olmak için denenmiş ve çalıştırılmıştır. Fıçı kriyostatın mağaraya indirilmesi
ATLAS'ın ana bileşenleri
ATLAS'ın Ana Kontrol Odası
Zorluk Devam Ediyor...
•İç Algıç
•Kaloriölçeri
•Müon İzgeölçeri
•Sarmal ve Simitsel Mıknatıslar
•Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS deneyinin bu uzun yaşam süresi boyunca muhakkak yeni, beklenmeyen sorular ortaya
çıkacak ve bunları cevaplamak için ATLAS deneyinin düzenek yükseltmeleri ile daha da
geliştirilmesine ihtiyaç duyulacaktır. ATLAS bilim insanları parçacıkların dünyasının gizemlerini
araştırmak için imkanlarımızı genişletmek ve ilerletmek amacıyla yeni gelişmelerden yararlanarak
sürekli olarak teknolojideki yenilikleri takip etmektedirler.
ATLAS Deneyi
CERN, CH-1211 Cenevre 23
E-posta: atlas.public@cern.ch
Fax: +41 22 7678350
atlas.ch de çevrimiçi
ATLAS bilim insanları, Büyük Hadron
Çarpıştırıcısı'nda doğanın temel süreçlerini
araştırmak için daha önce eşi benzeri
görülmemiş boyutta ve karmaşıklıkta bir algıç
tasarlamak zorunda kaldılar. Yüksek hızda veri
toplamak için daha az enerji tüketen, ışımaya
dayanıklı elektronik devreleri geliştirmek, ve
hafif ancak güçlü destek yapıları üretmek için
yeni teknolojilerin bulunması gerekti.
46 m uzunluğundaki ve 25 m yüksekliğindeki
ATLAS algıcı, parçacık fiziği deneyleri için
şimdiye kadar tasarlanan en büyük ve en
ayrıntılı algıçtır. ATLAS, CERN'deki Büyük
Hadron
Çarpıştırıcısı'nda
veri
almanın
olağanüstü zorluklarına çözüm bulmak için
sanayiyle yakın işbirliği içinde çalışan dünya
genelindeki 38 ülkeden 174 üniversite ve
deneyevinden 3000 bilim insanının çabasının
ürünüdür.
ATLAS Deneyi © 2012 CERN
Aug 2012
MY
Teknik Zorluklar
atlas.ch
ATLAS
side_1-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:17 PM
Kaloriölçerler
İç Algıç
İç Algıç her 25 nanosaniyede bir algıcın ortasında meydana gelen proton-proton çarpışmalarında üretilen
yüzlerce yüklü parçacığın izini ölçebilir. Çarpışma noktasına en yakın olanların en yüksek hassaslıkta
olduğu eş merkezli izleme algıçları katmanlarından oluşur. Çarpışan demetler saniyede milimetrekare
başına 350 000 parçacığa ulaşan akı değerleriyle yoğun düzeyde ışınım üretir; bu durum da algıç ve okuma
elektroniği için ışınıma dayanıklılığı ilk öncelik yapar. Bununla birlikte parçacıkların izlerini bozmamak için
İç Algıç'daki malzeme miktarının en aza indirgenmesi gerekir. ATLAS bilim insanları, 0.1 mm'den daha az
bir hata payıyla üretilmiş çok hafif karbon fiber destek ve soğutucu yapının yanı sıra ışınıma dayanıklı
elektronik algıç bileşenleri geliştirmek amacıyla dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları ve sanayicilerle
kapsamlı bir iş birliği yapmışlardır.
Nokta ve Silikon Şerit Algıçlar
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü - GIİS
Çarpışma noktasından daha ötede, her
birinin merkezinde yüksek gerilimde
tutulan bir tel olan yüz binlerce gaz dolu
“kamış”tan oluşan Geçiş Işınımı İz
Sürücüsü bulunur. Kamıştan geçen yüklü
parçacıklar gazı iyonlaştırarak elektriksel
atmalar üretir. Atmanın zamanlaması,
parçacık izi ve tel arasındaki uzaklığın 0.17
mm hassasiyetinde ölçülmesine izin verir.
“Kamış” tüpler arasındaki özel malzemeler
elektronların buradan geçerken X ışını
üretmesine neden olur. Bu ışınlar da
Nokta algıcın dışında bulunan Yarıiletken İz ATLAS'ın elektronları diğer parçacıklardan
Sürücü, silikon
minişerit
duyarga ayırmasına yardımcı olan bir özelliktir.
katmanları ile yüklü parçacıkları hassas bir
şekilde (20 mikron) izlemeye devam eder.
Silikon 60m2 lik bir alan kaplar ve
üzerindeki 6 milyondan fazla okuma şeridi,
özel yapım ışınıma dayanıklı ASIC'lere
bağlıdır. Algıçta 30 kW'a kadar ulaşan güç
yayınımı buharlaşmalı soğutma sistemi
tarafından silikon sıcaklığını -7 °C de
tutacak şekilde emilir.
Herbir çarpışmada üretilen yüzlerce
parçacık izini tek tek ayrıştırabilmek için
çarpışma bölgesi yakınlarında yüksek
hassasiyet ve verimlilikte yarıiletken algıç
birimlerine
ihtiyaç
duyulmaktadır.
Çarpışma noktasına en yakın algıç katmanı,
14 mikrondan daha hassas bir şekilde
parçacık konumlarını çözebilen 80 milyon
minik dikdörtgen nokta içerir. Nokta
algıçlar ışınıma yüksek dayanıklılık sağlayan
gelişmiş silikon teknolojisi kullanırlar.
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
GIİS fıçının denetlemeden geçişi
Merkezsel Sarmal
Merkezsel Sarmal, İç Algıcın dışında
bulunmaktadır. Sıvı helyum ile soğutulan 9
kilometre
uzunluğunda
üstüniletken
kablolardan yapılmış 5 tonluk sarım, 8000
Amperlik elektrik akımı sayesinde 2
Teslalık manyetik alan üretir. Güçlü
manyetik
alan
yüklü
parçacıkların
gezingelerinin bükülmesine neden olur. Bu
parçacıkların izlerin oluşturduğu yay,
herbir parçacığın momentumunun ve
elektrik yükünün belirlenmesi için önemli
bilgiler sağlar.
Müon İzgeölçeri
İç algıcı çevreleyen Kaloriölçerler, çarpışmalarda üretilen yüklü ve yüksüz parçacıkların çoğunun enerjisini
soğurur ve ölçer. Kaloriölçerde bırakılan enerji algılanır ve veri toplama elektronik devreleri tarafından
okunan elektrik sinyallerine dönüştürülür. ATLAS kaloriölçerleri gelen parçacıkları soğuran ve
enerjilerini daha düşük enerjili büyük parçacık çağlayanlarına (sağanaklarına) dönüştüren birçok yoğun
levha katmanından oluşur. Soğurucu levhalar arasında, parçacık çağlayanlarını kaydeden ve enerjiyle
orantılı sinyal üreten, parçacıklara duyarlı ince algıç katmanları bulunmaktadır.
Elektromanyetik Kaloriölçer
Hadronik Kaloriölçer
Elektromanyetik Kaloriölçer
çarpışmalarda üretilen parçacıklardan
öncelikli olarak elektron ve fotonların
enerjilerini soğurur ve ölçer. Örnekleme
malzemesi olarak, sıvı argon ve kurşun
kullanılan ve sık aralıklarda yerleştirilmiş
soğurucu katmanlar kullanılmıştır. Sıvı
argondaki parçacık sağanaklarının ürettiği
iyonlar Kapton kıvıluçlar tarafından
elektrik sinyalleri şeklinde okunurlar.
Hadronik Kaloriölçer Elektromanyetik
Kaloriölçer tarafından durdurulmayan
parçacıkların enerjilerini ölçer. Soğurucu
katmanlar çeliktendir ve yüklü parçacıklar
içinden geçtiğinde ışık yayan plastik
levhalar
parçacık
çağlayanlarını
örneklendirir. Optik fiberlerin ilettiği ışık
atmaları foto çoğaltıcı tüpler tarafından
elektronik sinyallere dönüştürülürler.
Elektromanyetik Kaloriölçer'nin
soğurucu levhaları kapsamının tüm
açısında aynı tepkiyi sağlayan özgün bir
akordiyon
şeklinde
sahiptir.
Kaloriölçerdeki 100 000'den fazla kanalı
okumak için kanal başına 1 watt'ın onda
birinden dah az güç tüketen ışınıma
dayanıklı okuma düzenekleri tasarlanmıştır.
Hadronik
Kaloriölçerin
yenilikçi
geometrisi
demete
radyal
yönde
yerleştirilmiş parıldayan levhalar sayesinde
kaloriölçer birimlerinin tasarımını ve
okuma
fiberlerinin
yerleştirilmesini
basitleştirir. Bu da algıcın tek tip tepki
vermesini ve kaloriölçer okumasının daha
uygun bölümlendirilmesini sağlar. Foto
çoğaltıcı tüpleri ve algıç elektroniklerini
tutan “çekmece”
düzeneği
bakımı
kolaylaştırmak için, takoz şekilli birimin
dışına kaydırılabilir. 256 çekmecenin her
biri yalnızca 3 optik fiber tarafından
kontrol edilir ve okunur.
Uç Kapak ve Ön Kaloriölçerler
Proton demetlerinin yakınındaki yüksek
ışınım seviyeli bölgede hadronik enerji
ölçümleri için bakır ve tungsten
soğurucularla Argon
kaloriölçerler
kullanılır. Bu ışınıma dayanıklı algıçlar
ATLAS kaloriölçerin kabul alanını, çarpışma
noktası etrafındaki katı açının neredeyse
tamamına kadar genişletir.
Elektromanyetik Kaloriölçerin Fıçı Kapağı
Müon İzgeölçeri müonların elektrik yüklerini ve momentumlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Müonlar
elektronlara çok benzer ama onlardan 200 kat daha kütleli parçacıklardır. Kaloriölçerden soğurulmadan
geçebilirler. Müonların gezingelerinin ikinci bir güçlü mıknatıs takımı (sarmal mıknatıstan sonra)
tarafından bükülmesi sayesinde, yükleri ve momentumları hesaplanabilmektedir.
İzlenen Sürüklenme Boruları (İSB) Katot Şerit Odacıkları (KŞO)
Fıçı ve Uç Kapak Simitselleri
İSBler eksenleri boyunca çekilmiş ve
yüksek gerilimde tutulan anot tellerin
olduğu
3 cm'lik gaz dolu tüp
dizilerinden
yapılmıştır.
İyonlaşma
sonucu oluşan elektronların tellere
doğru sürüklenme sürelerinin ölçümü
sayesinde, müonların konumları 80 µm
hassasiyetle belirlenebilir. İSBler fıçıda üç
silindirik kabuk şeklinde kurulmuştur.
Uç Kapak'ta ise, ATLAS eksenine dik üç
tekerlek şeklini alır.
Işınım ardalanının çok yüksek olduğu
müon düzeneğinin iç tabakasında, müon
gezingelerini ölçmek için KŞOlar kullanılır.
Dar metal katot şeritler arasına
yerleştirilmiş sık aralıklı paralel anot
tellerden oluşan ince dizilerdir. Odacığı
geçen müonların oluşturduğu iyonlaşmış
gazların şeritlerde ürettikleri elektrik
sinyalleri 60µm
hassasiyetle konum
ölçümü yapılmasını sağlar.
Müonların gezingelerini eğmek amacıyla
güçlü bir manyetik alan üretmek için
ATLAS algıcı kaloriölçer hacminin
dışında son derece büyük bir hava özlü
simitsel mıknatıs düzeneği kullanır.
Büyük hacimli manyetik alanın geniş bir
açısal kapsama alanı vardır ve şiddeti 4,7
Tesla'ya kadar çıkar.
Az Aralıklı Odacıklar (AAO)
Dirençli Tabaka Odacıkları (DTO)
Uç Kapakta, dirençli tabakalar arasındaki
ince bir boşluğa sık aralıklarla
yerleştirilen tellerin bulunduğu dört
odacık katmanı vardır. Tellerden ve dış
şeritlerden gelen iyonlaşma sinyalleri
tetikleme birimlerine gönderilir. Farklı
tetikleme istasyonlardan gelen bu
veriler tetikleme birimlerde BHÇ
demetlerinin bohça çakışma süresi olan
her 25 ns de bir, enerjik müonların
oluşup oluşmadıklarının belirlenmesinde
kullanılır. AAOlar aynı zamanda eğici
manyetik alan olmayan yönde konum
bilgisi
de verir.
Fıçıda tetikleme küçük aralıklı odacıklar
tarafından oluşturulur. Bu odacıklarda
müonun geçerken yol açtığı iyonlaşma,
güçlü bir elektrik alanda yükseltilerek dış
şeritlerde sinyal üretir.
İz geçişinin
konumu birkaç ns'lik zaman çözünürlüğü
ile ölçülür. Üç DTO düzeneği fıçının İSB
odacıkları ile birlikte yerleştirilmiştir.
DTOlar aynı zamanda ikinci konum
ölçümünü de sağlar.
Sarmal mıknatıs
Hadronik Kaloriölçer'deki fiber optik kabloların bağlanması
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü
Uç Kapak İzgeölçerinin AAO-I ve İSB Büyük Diskleri
Levhalı Hadronik Kaloriölçer
Ön Kaloriölçerler
Müon Fıçı Simitselinin Bobinleri (ATLAS montajının ilk evresi boyunca)
Simitsel bobinlerinin yakınlarında kurulan Fıçı'nın İSB/DTO istasyonları
Katot Şerit Odacığı
Atlas algıcında merkezlenmiş Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel düzenek 82 km üstüniletken tel
içerir ve tasarım akımı 20 500 amperdir.
Sıvı Argon Kaloriölçer
Müon Algıçları
Hadronik Kaloriölçer
Nokta algıcın uç kapak kısmı
Yarıiletken İz Sürücü Fıçı
Silikon Şerit Algıçlar
Nokta algıçlar
Uç Kapak Kaloriölçerleri
Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel mıknatıslar
İç Algıç
Sarmal Mıknatıs
ATLAS
side_1-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:17 PM
Kaloriölçerler
İç Algıç
İç Algıç her 25 nanosaniyede bir algıcın ortasında meydana gelen proton-proton çarpışmalarında üretilen
yüzlerce yüklü parçacığın izini ölçebilir. Çarpışma noktasına en yakın olanların en yüksek hassaslıkta
olduğu eş merkezli izleme algıçları katmanlarından oluşur. Çarpışan demetler saniyede milimetrekare
başına 350 000 parçacığa ulaşan akı değerleriyle yoğun düzeyde ışınım üretir; bu durum da algıç ve okuma
elektroniği için ışınıma dayanıklılığı ilk öncelik yapar. Bununla birlikte parçacıkların izlerini bozmamak için
İç Algıç'daki malzeme miktarının en aza indirgenmesi gerekir. ATLAS bilim insanları, 0.1 mm'den daha az
bir hata payıyla üretilmiş çok hafif karbon fiber destek ve soğutucu yapının yanı sıra ışınıma dayanıklı
elektronik algıç bileşenleri geliştirmek amacıyla dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları ve sanayicilerle
kapsamlı bir iş birliği yapmışlardır.
Nokta ve Silikon Şerit Algıçlar
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü - GIİS
Çarpışma noktasından daha ötede, her
birinin merkezinde yüksek gerilimde
tutulan bir tel olan yüz binlerce gaz dolu
“kamış”tan oluşan Geçiş Işınımı İz
Sürücüsü bulunur. Kamıştan geçen yüklü
parçacıklar gazı iyonlaştırarak elektriksel
atmalar üretir. Atmanın zamanlaması,
parçacık izi ve tel arasındaki uzaklığın 0.17
mm hassasiyetinde ölçülmesine izin verir.
“Kamış” tüpler arasındaki özel malzemeler
elektronların buradan geçerken X ışını
üretmesine neden olur. Bu ışınlar da
Nokta algıcın dışında bulunan Yarıiletken İz ATLAS'ın elektronları diğer parçacıklardan
Sürücü, silikon
minişerit
duyarga ayırmasına yardımcı olan bir özelliktir.
katmanları ile yüklü parçacıkları hassas bir
şekilde (20 mikron) izlemeye devam eder.
Silikon 60m2 lik bir alan kaplar ve
üzerindeki 6 milyondan fazla okuma şeridi,
özel yapım ışınıma dayanıklı ASIC'lere
bağlıdır. Algıçta 30 kW'a kadar ulaşan güç
yayınımı buharlaşmalı soğutma sistemi
tarafından silikon sıcaklığını -7 °C de
tutacak şekilde emilir.
Herbir çarpışmada üretilen yüzlerce
parçacık izini tek tek ayrıştırabilmek için
çarpışma bölgesi yakınlarında yüksek
hassasiyet ve verimlilikte yarıiletken algıç
birimlerine
ihtiyaç
duyulmaktadır.
Çarpışma noktasına en yakın algıç katmanı,
14 mikrondan daha hassas bir şekilde
parçacık konumlarını çözebilen 80 milyon
minik dikdörtgen nokta içerir. Nokta
algıçlar ışınıma yüksek dayanıklılık sağlayan
gelişmiş silikon teknolojisi kullanırlar.
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
GIİS fıçının denetlemeden geçişi
Merkezsel Sarmal
Merkezsel Sarmal, İç Algıcın dışında
bulunmaktadır. Sıvı helyum ile soğutulan 9
kilometre
uzunluğunda
üstüniletken
kablolardan yapılmış 5 tonluk sarım, 8000
Amperlik elektrik akımı sayesinde 2
Teslalık manyetik alan üretir. Güçlü
manyetik
alan
yüklü
parçacıkların
gezingelerinin bükülmesine neden olur. Bu
parçacıkların izlerin oluşturduğu yay,
herbir parçacığın momentumunun ve
elektrik yükünün belirlenmesi için önemli
bilgiler sağlar.
Müon İzgeölçeri
İç algıcı çevreleyen Kaloriölçerler, çarpışmalarda üretilen yüklü ve yüksüz parçacıkların çoğunun enerjisini
soğurur ve ölçer. Kaloriölçerde bırakılan enerji algılanır ve veri toplama elektronik devreleri tarafından
okunan elektrik sinyallerine dönüştürülür. ATLAS kaloriölçerleri gelen parçacıkları soğuran ve
enerjilerini daha düşük enerjili büyük parçacık çağlayanlarına (sağanaklarına) dönüştüren birçok yoğun
levha katmanından oluşur. Soğurucu levhalar arasında, parçacık çağlayanlarını kaydeden ve enerjiyle
orantılı sinyal üreten, parçacıklara duyarlı ince algıç katmanları bulunmaktadır.
Elektromanyetik Kaloriölçer
Hadronik Kaloriölçer
Elektromanyetik Kaloriölçer
çarpışmalarda üretilen parçacıklardan
öncelikli olarak elektron ve fotonların
enerjilerini soğurur ve ölçer. Örnekleme
malzemesi olarak, sıvı argon ve kurşun
kullanılan ve sık aralıklarda yerleştirilmiş
soğurucu katmanlar kullanılmıştır. Sıvı
argondaki parçacık sağanaklarının ürettiği
iyonlar Kapton kıvıluçlar tarafından
elektrik sinyalleri şeklinde okunurlar.
Hadronik Kaloriölçer Elektromanyetik
Kaloriölçer tarafından durdurulmayan
parçacıkların enerjilerini ölçer. Soğurucu
katmanlar çeliktendir ve yüklü parçacıklar
içinden geçtiğinde ışık yayan plastik
levhalar
parçacık
çağlayanlarını
örneklendirir. Optik fiberlerin ilettiği ışık
atmaları foto çoğaltıcı tüpler tarafından
elektronik sinyallere dönüştürülürler.
Elektromanyetik Kaloriölçer'nin
soğurucu levhaları kapsamının tüm
açısında aynı tepkiyi sağlayan özgün bir
akordiyon
şeklinde
sahiptir.
Kaloriölçerdeki 100 000'den fazla kanalı
okumak için kanal başına 1 watt'ın onda
birinden dah az güç tüketen ışınıma
dayanıklı okuma düzenekleri tasarlanmıştır.
Hadronik
Kaloriölçerin
yenilikçi
geometrisi
demete
radyal
yönde
yerleştirilmiş parıldayan levhalar sayesinde
kaloriölçer birimlerinin tasarımını ve
okuma
fiberlerinin
yerleştirilmesini
basitleştirir. Bu da algıcın tek tip tepki
vermesini ve kaloriölçer okumasının daha
uygun bölümlendirilmesini sağlar. Foto
çoğaltıcı tüpleri ve algıç elektroniklerini
tutan “çekmece”
düzeneği
bakımı
kolaylaştırmak için, takoz şekilli birimin
dışına kaydırılabilir. 256 çekmecenin her
biri yalnızca 3 optik fiber tarafından
kontrol edilir ve okunur.
Uç Kapak ve Ön Kaloriölçerler
Proton demetlerinin yakınındaki yüksek
ışınım seviyeli bölgede hadronik enerji
ölçümleri için bakır ve tungsten
soğurucularla Argon
kaloriölçerler
kullanılır. Bu ışınıma dayanıklı algıçlar
ATLAS kaloriölçerin kabul alanını, çarpışma
noktası etrafındaki katı açının neredeyse
tamamına kadar genişletir.
Elektromanyetik Kaloriölçerin Fıçı Kapağı
Müon İzgeölçeri müonların elektrik yüklerini ve momentumlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Müonlar
elektronlara çok benzer ama onlardan 200 kat daha kütleli parçacıklardır. Kaloriölçerden soğurulmadan
geçebilirler. Müonların gezingelerinin ikinci bir güçlü mıknatıs takımı (sarmal mıknatıstan sonra)
tarafından bükülmesi sayesinde, yükleri ve momentumları hesaplanabilmektedir.
İzlenen Sürüklenme Boruları (İSB) Katot Şerit Odacıkları (KŞO)
Fıçı ve Uç Kapak Simitselleri
İSBler eksenleri boyunca çekilmiş ve
yüksek gerilimde tutulan anot tellerin
olduğu
3 cm'lik gaz dolu tüp
dizilerinden
yapılmıştır.
İyonlaşma
sonucu oluşan elektronların tellere
doğru sürüklenme sürelerinin ölçümü
sayesinde, müonların konumları 80 µm
hassasiyetle belirlenebilir. İSBler fıçıda üç
silindirik kabuk şeklinde kurulmuştur.
Uç Kapak'ta ise, ATLAS eksenine dik üç
tekerlek şeklini alır.
Işınım ardalanının çok yüksek olduğu
müon düzeneğinin iç tabakasında, müon
gezingelerini ölçmek için KŞOlar kullanılır.
Dar metal katot şeritler arasına
yerleştirilmiş sık aralıklı paralel anot
tellerden oluşan ince dizilerdir. Odacığı
geçen müonların oluşturduğu iyonlaşmış
gazların şeritlerde ürettikleri elektrik
sinyalleri 60µm
hassasiyetle konum
ölçümü yapılmasını sağlar.
Müonların gezingelerini eğmek amacıyla
güçlü bir manyetik alan üretmek için
ATLAS algıcı kaloriölçer hacminin
dışında son derece büyük bir hava özlü
simitsel mıknatıs düzeneği kullanır.
Büyük hacimli manyetik alanın geniş bir
açısal kapsama alanı vardır ve şiddeti 4,7
Tesla'ya kadar çıkar.
Az Aralıklı Odacıklar (AAO)
Dirençli Tabaka Odacıkları (DTO)
Uç Kapakta, dirençli tabakalar arasındaki
ince bir boşluğa sık aralıklarla
yerleştirilen tellerin bulunduğu dört
odacık katmanı vardır. Tellerden ve dış
şeritlerden gelen iyonlaşma sinyalleri
tetikleme birimlerine gönderilir. Farklı
tetikleme istasyonlardan gelen bu
veriler tetikleme birimlerde BHÇ
demetlerinin bohça çakışma süresi olan
her 25 ns de bir, enerjik müonların
oluşup oluşmadıklarının belirlenmesinde
kullanılır. AAOlar aynı zamanda eğici
manyetik alan olmayan yönde konum
bilgisi
de verir.
Fıçıda tetikleme küçük aralıklı odacıklar
tarafından oluşturulur. Bu odacıklarda
müonun geçerken yol açtığı iyonlaşma,
güçlü bir elektrik alanda yükseltilerek dış
şeritlerde sinyal üretir.
İz geçişinin
konumu birkaç ns'lik zaman çözünürlüğü
ile ölçülür. Üç DTO düzeneği fıçının İSB
odacıkları ile birlikte yerleştirilmiştir.
DTOlar aynı zamanda ikinci konum
ölçümünü de sağlar.
Sarmal mıknatıs
Hadronik Kaloriölçer'deki fiber optik kabloların bağlanması
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü
Uç Kapak İzgeölçerinin AAO-I ve İSB Büyük Diskleri
Levhalı Hadronik Kaloriölçer
Ön Kaloriölçerler
Müon Fıçı Simitselinin Bobinleri (ATLAS montajının ilk evresi boyunca)
Simitsel bobinlerinin yakınlarında kurulan Fıçı'nın İSB/DTO istasyonları
Katot Şerit Odacığı
Atlas algıcında merkezlenmiş Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel düzenek 82 km üstüniletken tel
içerir ve tasarım akımı 20 500 amperdir.
Sıvı Argon Kaloriölçer
Müon Algıçları
Hadronik Kaloriölçer
Nokta algıcın uç kapak kısmı
Yarıiletken İz Sürücü Fıçı
Silikon Şerit Algıçlar
Nokta algıçlar
Uç Kapak Kaloriölçerleri
Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel mıknatıslar
İç Algıç
Sarmal Mıknatıs
ATLAS
side_1-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:17 PM
Kaloriölçerler
İç Algıç
İç Algıç her 25 nanosaniyede bir algıcın ortasında meydana gelen proton-proton çarpışmalarında üretilen
yüzlerce yüklü parçacığın izini ölçebilir. Çarpışma noktasına en yakın olanların en yüksek hassaslıkta
olduğu eş merkezli izleme algıçları katmanlarından oluşur. Çarpışan demetler saniyede milimetrekare
başına 350 000 parçacığa ulaşan akı değerleriyle yoğun düzeyde ışınım üretir; bu durum da algıç ve okuma
elektroniği için ışınıma dayanıklılığı ilk öncelik yapar. Bununla birlikte parçacıkların izlerini bozmamak için
İç Algıç'daki malzeme miktarının en aza indirgenmesi gerekir. ATLAS bilim insanları, 0.1 mm'den daha az
bir hata payıyla üretilmiş çok hafif karbon fiber destek ve soğutucu yapının yanı sıra ışınıma dayanıklı
elektronik algıç bileşenleri geliştirmek amacıyla dünyanın dört bir yanındaki bilim insanları ve sanayicilerle
kapsamlı bir iş birliği yapmışlardır.
Nokta ve Silikon Şerit Algıçlar
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü - GIİS
Çarpışma noktasından daha ötede, her
birinin merkezinde yüksek gerilimde
tutulan bir tel olan yüz binlerce gaz dolu
“kamış”tan oluşan Geçiş Işınımı İz
Sürücüsü bulunur. Kamıştan geçen yüklü
parçacıklar gazı iyonlaştırarak elektriksel
atmalar üretir. Atmanın zamanlaması,
parçacık izi ve tel arasındaki uzaklığın 0.17
mm hassasiyetinde ölçülmesine izin verir.
“Kamış” tüpler arasındaki özel malzemeler
elektronların buradan geçerken X ışını
üretmesine neden olur. Bu ışınlar da
Nokta algıcın dışında bulunan Yarıiletken İz ATLAS'ın elektronları diğer parçacıklardan
Sürücü, silikon
minişerit
duyarga ayırmasına yardımcı olan bir özelliktir.
katmanları ile yüklü parçacıkları hassas bir
şekilde (20 mikron) izlemeye devam eder.
Silikon 60m2 lik bir alan kaplar ve
üzerindeki 6 milyondan fazla okuma şeridi,
özel yapım ışınıma dayanıklı ASIC'lere
bağlıdır. Algıçta 30 kW'a kadar ulaşan güç
yayınımı buharlaşmalı soğutma sistemi
tarafından silikon sıcaklığını -7 °C de
tutacak şekilde emilir.
Herbir çarpışmada üretilen yüzlerce
parçacık izini tek tek ayrıştırabilmek için
çarpışma bölgesi yakınlarında yüksek
hassasiyet ve verimlilikte yarıiletken algıç
birimlerine
ihtiyaç
duyulmaktadır.
Çarpışma noktasına en yakın algıç katmanı,
14 mikrondan daha hassas bir şekilde
parçacık konumlarını çözebilen 80 milyon
minik dikdörtgen nokta içerir. Nokta
algıçlar ışınıma yüksek dayanıklılık sağlayan
gelişmiş silikon teknolojisi kullanırlar.
C
M
Y
CM
MY
CY
CMY
K
GIİS fıçının denetlemeden geçişi
Merkezsel Sarmal
Merkezsel Sarmal, İç Algıcın dışında
bulunmaktadır. Sıvı helyum ile soğutulan 9
kilometre
uzunluğunda
üstüniletken
kablolardan yapılmış 5 tonluk sarım, 8000
Amperlik elektrik akımı sayesinde 2
Teslalık manyetik alan üretir. Güçlü
manyetik
alan
yüklü
parçacıkların
gezingelerinin bükülmesine neden olur. Bu
parçacıkların izlerin oluşturduğu yay,
herbir parçacığın momentumunun ve
elektrik yükünün belirlenmesi için önemli
bilgiler sağlar.
Müon İzgeölçeri
İç algıcı çevreleyen Kaloriölçerler, çarpışmalarda üretilen yüklü ve yüksüz parçacıkların çoğunun enerjisini
soğurur ve ölçer. Kaloriölçerde bırakılan enerji algılanır ve veri toplama elektronik devreleri tarafından
okunan elektrik sinyallerine dönüştürülür. ATLAS kaloriölçerleri gelen parçacıkları soğuran ve
enerjilerini daha düşük enerjili büyük parçacık çağlayanlarına (sağanaklarına) dönüştüren birçok yoğun
levha katmanından oluşur. Soğurucu levhalar arasında, parçacık çağlayanlarını kaydeden ve enerjiyle
orantılı sinyal üreten, parçacıklara duyarlı ince algıç katmanları bulunmaktadır.
Elektromanyetik Kaloriölçer
Hadronik Kaloriölçer
Elektromanyetik Kaloriölçer
çarpışmalarda üretilen parçacıklardan
öncelikli olarak elektron ve fotonların
enerjilerini soğurur ve ölçer. Örnekleme
malzemesi olarak, sıvı argon ve kurşun
kullanılan ve sık aralıklarda yerleştirilmiş
soğurucu katmanlar kullanılmıştır. Sıvı
argondaki parçacık sağanaklarının ürettiği
iyonlar Kapton kıvıluçlar tarafından
elektrik sinyalleri şeklinde okunurlar.
Hadronik Kaloriölçer Elektromanyetik
Kaloriölçer tarafından durdurulmayan
parçacıkların enerjilerini ölçer. Soğurucu
katmanlar çeliktendir ve yüklü parçacıklar
içinden geçtiğinde ışık yayan plastik
levhalar
parçacık
çağlayanlarını
örneklendirir. Optik fiberlerin ilettiği ışık
atmaları foto çoğaltıcı tüpler tarafından
elektronik sinyallere dönüştürülürler.
Elektromanyetik Kaloriölçer'nin
soğurucu levhaları kapsamının tüm
açısında aynı tepkiyi sağlayan özgün bir
akordiyon
şeklinde
sahiptir.
Kaloriölçerdeki 100 000'den fazla kanalı
okumak için kanal başına 1 watt'ın onda
birinden dah az güç tüketen ışınıma
dayanıklı okuma düzenekleri tasarlanmıştır.
Hadronik
Kaloriölçerin
yenilikçi
geometrisi
demete
radyal
yönde
yerleştirilmiş parıldayan levhalar sayesinde
kaloriölçer birimlerinin tasarımını ve
okuma
fiberlerinin
yerleştirilmesini
basitleştirir. Bu da algıcın tek tip tepki
vermesini ve kaloriölçer okumasının daha
uygun bölümlendirilmesini sağlar. Foto
çoğaltıcı tüpleri ve algıç elektroniklerini
tutan “çekmece”
düzeneği
bakımı
kolaylaştırmak için, takoz şekilli birimin
dışına kaydırılabilir. 256 çekmecenin her
biri yalnızca 3 optik fiber tarafından
kontrol edilir ve okunur.
Uç Kapak ve Ön Kaloriölçerler
Proton demetlerinin yakınındaki yüksek
ışınım seviyeli bölgede hadronik enerji
ölçümleri için bakır ve tungsten
soğurucularla Argon
kaloriölçerler
kullanılır. Bu ışınıma dayanıklı algıçlar
ATLAS kaloriölçerin kabul alanını, çarpışma
noktası etrafındaki katı açının neredeyse
tamamına kadar genişletir.
Elektromanyetik Kaloriölçerin Fıçı Kapağı
Müon İzgeölçeri müonların elektrik yüklerini ve momentumlarını ölçmek için tasarlanmıştır. Müonlar
elektronlara çok benzer ama onlardan 200 kat daha kütleli parçacıklardır. Kaloriölçerden soğurulmadan
geçebilirler. Müonların gezingelerinin ikinci bir güçlü mıknatıs takımı (sarmal mıknatıstan sonra)
tarafından bükülmesi sayesinde, yükleri ve momentumları hesaplanabilmektedir.
İzlenen Sürüklenme Boruları (İSB) Katot Şerit Odacıkları (KŞO)
Fıçı ve Uç Kapak Simitselleri
İSBler eksenleri boyunca çekilmiş ve
yüksek gerilimde tutulan anot tellerin
olduğu
3 cm'lik gaz dolu tüp
dizilerinden
yapılmıştır.
İyonlaşma
sonucu oluşan elektronların tellere
doğru sürüklenme sürelerinin ölçümü
sayesinde, müonların konumları 80 µm
hassasiyetle belirlenebilir. İSBler fıçıda üç
silindirik kabuk şeklinde kurulmuştur.
Uç Kapak'ta ise, ATLAS eksenine dik üç
tekerlek şeklini alır.
Işınım ardalanının çok yüksek olduğu
müon düzeneğinin iç tabakasında, müon
gezingelerini ölçmek için KŞOlar kullanılır.
Dar metal katot şeritler arasına
yerleştirilmiş sık aralıklı paralel anot
tellerden oluşan ince dizilerdir. Odacığı
geçen müonların oluşturduğu iyonlaşmış
gazların şeritlerde ürettikleri elektrik
sinyalleri 60µm
hassasiyetle konum
ölçümü yapılmasını sağlar.
Müonların gezingelerini eğmek amacıyla
güçlü bir manyetik alan üretmek için
ATLAS algıcı kaloriölçer hacminin
dışında son derece büyük bir hava özlü
simitsel mıknatıs düzeneği kullanır.
Büyük hacimli manyetik alanın geniş bir
açısal kapsama alanı vardır ve şiddeti 4,7
Tesla'ya kadar çıkar.
Az Aralıklı Odacıklar (AAO)
Dirençli Tabaka Odacıkları (DTO)
Uç Kapakta, dirençli tabakalar arasındaki
ince bir boşluğa sık aralıklarla
yerleştirilen tellerin bulunduğu dört
odacık katmanı vardır. Tellerden ve dış
şeritlerden gelen iyonlaşma sinyalleri
tetikleme birimlerine gönderilir. Farklı
tetikleme istasyonlardan gelen bu
veriler tetikleme birimlerde BHÇ
demetlerinin bohça çakışma süresi olan
her 25 ns de bir, enerjik müonların
oluşup oluşmadıklarının belirlenmesinde
kullanılır. AAOlar aynı zamanda eğici
manyetik alan olmayan yönde konum
bilgisi
de verir.
Fıçıda tetikleme küçük aralıklı odacıklar
tarafından oluşturulur. Bu odacıklarda
müonun geçerken yol açtığı iyonlaşma,
güçlü bir elektrik alanda yükseltilerek dış
şeritlerde sinyal üretir.
İz geçişinin
konumu birkaç ns'lik zaman çözünürlüğü
ile ölçülür. Üç DTO düzeneği fıçının İSB
odacıkları ile birlikte yerleştirilmiştir.
DTOlar aynı zamanda ikinci konum
ölçümünü de sağlar.
Sarmal mıknatıs
Hadronik Kaloriölçer'deki fiber optik kabloların bağlanması
Geçiş Işınımı İz Sürücüsü
Uç Kapak İzgeölçerinin AAO-I ve İSB Büyük Diskleri
Levhalı Hadronik Kaloriölçer
Ön Kaloriölçerler
Müon Fıçı Simitselinin Bobinleri (ATLAS montajının ilk evresi boyunca)
Simitsel bobinlerinin yakınlarında kurulan Fıçı'nın İSB/DTO istasyonları
Katot Şerit Odacığı
Atlas algıcında merkezlenmiş Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel düzenek 82 km üstüniletken tel
içerir ve tasarım akımı 20 500 amperdir.
Sıvı Argon Kaloriölçer
Müon Algıçları
Hadronik Kaloriölçer
Nokta algıcın uç kapak kısmı
Yarıiletken İz Sürücü Fıçı
Silikon Şerit Algıçlar
Nokta algıçlar
Uç Kapak Kaloriölçerleri
Elektromanyetik Kaloriölçer
Simitsel mıknatıslar
İç Algıç
Sarmal Mıknatıs
side_2-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:27 PM
ATLAS İşbirliği
Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS saniyede yaklaşık bir milyar proton-proton çarpışmasını yine saniyede 60 milyon megabayt'tan
daha fazla bir bütünleşik veri hacmi kullanarak gözlemlemek üzere tasarlanmıştır. Ancak, bu olaylardan
yalnızca birkaçı yeni buluşlara yol açabilecek ilginç özellikler içerir.
ATLAS, veri girişini işlenebilir seviyelere indirmek için, çok seviyeli özel bir hesaplama yöntemi kullanır.
Bu tetikleme yöntemi fizik çözümlemelerinde ilgi çekici olan olayları bazı ayırt edici özelliklerini
kullanarak seçer.
Tetikleme Düzeneği
Hesaplama
ATLAS tetikleme düzeneği üç aşamalı seçim süreci uygular.
Seviye-1 tetiklemesi her 25 ns demet geçişi aralığındaki bir
ham veri alt kümesini işleyen özelleştirilmiş elektronik devrelerden oluşan büyük ölçüde paralel bir düzenektir. Bir olayın
verisinin saklanmasına olay meydana geldikten sonraki iki
mikrosaniyeden daha kısa bir sürede karar verilir ve saklanacak olay ardışık düzenli depolardan geri alınır. Saniyedeki 40
milyon bohça çakışmasından 100 000'den daha azı Seviye-1'i
geçer.
ATLAS'ta veri depolanması ve çözümlenmesi yazılım
teknolojisinde, veri işleme ve depolanmasında çok büyük
zorluklar sunmaktadır. Her yıl birkaç petabayt (petabayt = 1
milyon gigabayt) veri kaydedilir ve dünya genelindeki fizikçiler
tarafından paylaşılarak çözümlenir. Gerekli bilgi işlem kaynakları
yeni genel veri ÖRGÜ düzeneğiyle iletişimde bulunan dünya
genelinde yaklaşık 100 000 tek çekirdekli işlemciye karşılık
gelir.
ATLAS deneyi dünyada genelindeki kurumlarda bulunan bilim insanlarının deneyin çalıştırılmasının ve
bakımının sorumluluğunu paylaştıkları bir işbirliğiyle kurulmuştur.
ATLAS'taki işin büyük kısmı bilim insanlarının kendi kurumlarındaki küçük çalışma takımları ile yapılır. Algıç
bileşenleri CERN'e getirilmeden önce işbirliği yapan kurumlarda geliştirilip, üretilmiş ve denetlenmiştir.
CERN'e gelen parçalar önce büyük algıç düzenekleri olarak birleştirilip denenmiş ve daha sonra yeraltındaki
mağaraya kurulmuştur. Benzer şekilde, ATLAS verileri tüm işbirliği üyelerine açıktır ve dünyadaki ATLAS
fizikçileri farklı fizik konularında çözümlemeler yaparlar.
ATLAS deneyi ATLAS projesinde çalışan yaklaşık 1000 öğrenci için mükemmel bir ortam sağlar. Lisans üstü
öğrenciler ATLAS'ın işletilmesinde ve fizik çözümlemelerinde önemli bir rol oynarlar, ve bir çoğu mezun
olduktan sonra yeteneklerini bilim, tıp, sanayi, yönetim, finans ve gazetecilik gibi birçok çeşitli alanda
uygulamaya devam ederler.
ATLAS
C
M
Y
CERN'deki ATLAS deneyinde işbirliği
ATLAS işbirliği
CM
CY
CMY
Photo courtesy of the PPARC
K
Kaloriölçer elektronikleri
Tetikleme Düzeneği
Kaloriölçer okuma altdüzeneklerinin kurulumu
Seviye-2 tetiklemesi herbir olay için Seviye-1'de tespit edilen
belirli ilgi bölgelerini daha ayrıntılı bir şekilde çözümleyen
büyük bir özel işlemciler dizisidir. Bu arada tüm olayın verisi
depolarda toplanır. Saniyede birkaç bin olay Seviye-2'den
geçer ve verilerini Seviye-3'e aktarır.
Photo courtesy of the PPARC
Seviye-3 tetiklemesi tüm verinin ayrıntılı olarak
çözümlemesini yapan büyük bir işlemci çiftliğidir. Saniyede
yaklaşık 200 olay Seviye-3 çözümlemesinden sonra geriye
kalır ve bunlar çevrimdışı çözümleme için veri depolama
düzeneklerine aktarılır.
Tetikleme bileşenleri üzerinde çalışma
Birleştirme ve Kurulum
İşletim
ATLAS her biri mağaraya indirilmek zorunda olan ve doğru
bir dizide kurulması gereken binlerce gelişmiş algıç
kısımlarıyla kocaman (yedi katlı) üç boyutlu bir yapboz gibidir.
Ayrıca ATLAS mağarası tüm algıç düzeneğinin güvenli bir
şekilde çalıştırılmasına izin veren gaz ve soğutma
düzeneklerinin yanı sıra tüm yerel kontrol ve okuma
elektroniğini barındırır.
ATLAS 14 TeV'e varabilecek enerjilerde protonların kafa
kafaya çarpışmalarının ürünlerini gözlemlemekte ve
kaydetmektedir. En az 15 yıl çalışacak olan bu büyük deney
programının maddenin temel parçacıkları ve bunları bir arada
tutan kuvvetlerle ilgili birçok cevaplanmamış soruya ışık
tutması beklenmektedir. Muazzam büyüklükteki ATLAS verisi
işbirliğindeki tüm bilim insanları arasında paylaştırılmakta,
dünya
genelindeki
üniversite
ve
deneyevlerinde
çözümlenmektedir.
2003'te başlayarak, 24 saat çalışan yüzlerde insan bu yapbozu,
onu çevreleyen alt yapısını ve kontrol
düzeneklerini bir araya getirmişlerdir.
Bu deney, binlerce hassas kurulum ve
yerleştirme işlemi gerektiren binlerce
kilometre kablo, fiber ve destek
düzeneklerine
bağlı
boruları
içermektedir.
Algıç
kısımları
kuruldukça bunlar bağlanmış, ilk
deneyevi ölçümleriyle karşılaştırılarak
verimlerinin
düşmediğinden emin
olmak için denenmiş ve çalıştırılmıştır. Fıçı kriyostatın mağaraya indirilmesi
ATLAS'ın ana bileşenleri
ATLAS'ın Ana Kontrol Odası
Zorluk Devam Ediyor...
•İç Algıç
•Kaloriölçeri
•Müon İzgeölçeri
•Sarmal ve Simitsel Mıknatıslar
•Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS deneyinin bu uzun yaşam süresi boyunca muhakkak yeni, beklenmeyen sorular ortaya
çıkacak ve bunları cevaplamak için ATLAS deneyinin düzenek yükseltmeleri ile daha da
geliştirilmesine ihtiyaç duyulacaktır. ATLAS bilim insanları parçacıkların dünyasının gizemlerini
araştırmak için imkanlarımızı genişletmek ve ilerletmek amacıyla yeni gelişmelerden yararlanarak
sürekli olarak teknolojideki yenilikleri takip etmektedirler.
ATLAS Deneyi
CERN, CH-1211 Cenevre 23
E-posta: atlas.public@cern.ch
Fax: +41 22 7678350
atlas.ch de çevrimiçi
ATLAS bilim insanları, Büyük Hadron
Çarpıştırıcısı'nda doğanın temel süreçlerini
araştırmak için daha önce eşi benzeri
görülmemiş boyutta ve karmaşıklıkta bir algıç
tasarlamak zorunda kaldılar. Yüksek hızda veri
toplamak için daha az enerji tüketen, ışımaya
dayanıklı elektronik devreleri geliştirmek, ve
hafif ancak güçlü destek yapıları üretmek için
yeni teknolojilerin bulunması gerekti.
46 m uzunluğundaki ve 25 m yüksekliğindeki
ATLAS algıcı, parçacık fiziği deneyleri için
şimdiye kadar tasarlanan en büyük ve en
ayrıntılı algıçtır. ATLAS, CERN'deki Büyük
Hadron
Çarpıştırıcısı'nda
veri
almanın
olağanüstü zorluklarına çözüm bulmak için
sanayiyle yakın işbirliği içinde çalışan dünya
genelindeki 38 ülkeden 174 üniversite ve
deneyevinden 3000 bilim insanının çabasının
ürünüdür.
ATLAS Deneyi © 2012 CERN
Aug 2012
MY
Teknik Zorluklar
atlas.ch
side_2-2012-TK.pdf
1
8/15/12
6:27 PM
ATLAS İşbirliği
Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS saniyede yaklaşık bir milyar proton-proton çarpışmasını yine saniyede 60 milyon megabayt'tan
daha fazla bir bütünleşik veri hacmi kullanarak gözlemlemek üzere tasarlanmıştır. Ancak, bu olaylardan
yalnızca birkaçı yeni buluşlara yol açabilecek ilginç özellikler içerir.
ATLAS, veri girişini işlenebilir seviyelere indirmek için, çok seviyeli özel bir hesaplama yöntemi kullanır.
Bu tetikleme yöntemi fizik çözümlemelerinde ilgi çekici olan olayları bazı ayırt edici özelliklerini
kullanarak seçer.
Tetikleme Düzeneği
Hesaplama
ATLAS tetikleme düzeneği üç aşamalı seçim süreci uygular.
Seviye-1 tetiklemesi her 25 ns demet geçişi aralığındaki bir
ham veri alt kümesini işleyen özelleştirilmiş elektronik devrelerden oluşan büyük ölçüde paralel bir düzenektir. Bir olayın
verisinin saklanmasına olay meydana geldikten sonraki iki
mikrosaniyeden daha kısa bir sürede karar verilir ve saklanacak olay ardışık düzenli depolardan geri alınır. Saniyedeki 40
milyon bohça çakışmasından 100 000'den daha azı Seviye-1'i
geçer.
ATLAS'ta veri depolanması ve çözümlenmesi yazılım
teknolojisinde, veri işleme ve depolanmasında çok büyük
zorluklar sunmaktadır. Her yıl birkaç petabayt (petabayt = 1
milyon gigabayt) veri kaydedilir ve dünya genelindeki fizikçiler
tarafından paylaşılarak çözümlenir. Gerekli bilgi işlem kaynakları
yeni genel veri ÖRGÜ düzeneğiyle iletişimde bulunan dünya
genelinde yaklaşık 100 000 tek çekirdekli işlemciye karşılık
gelir.
ATLAS deneyi dünyada genelindeki kurumlarda bulunan bilim insanlarının deneyin çalıştırılmasının ve
bakımının sorumluluğunu paylaştıkları bir işbirliğiyle kurulmuştur.
ATLAS'taki işin büyük kısmı bilim insanlarının kendi kurumlarındaki küçük çalışma takımları ile yapılır. Algıç
bileşenleri CERN'e getirilmeden önce işbirliği yapan kurumlarda geliştirilip, üretilmiş ve denetlenmiştir.
CERN'e gelen parçalar önce büyük algıç düzenekleri olarak birleştirilip denenmiş ve daha sonra yeraltındaki
mağaraya kurulmuştur. Benzer şekilde, ATLAS verileri tüm işbirliği üyelerine açıktır ve dünyadaki ATLAS
fizikçileri farklı fizik konularında çözümlemeler yaparlar.
ATLAS deneyi ATLAS projesinde çalışan yaklaşık 1000 öğrenci için mükemmel bir ortam sağlar. Lisans üstü
öğrenciler ATLAS'ın işletilmesinde ve fizik çözümlemelerinde önemli bir rol oynarlar, ve bir çoğu mezun
olduktan sonra yeteneklerini bilim, tıp, sanayi, yönetim, finans ve gazetecilik gibi birçok çeşitli alanda
uygulamaya devam ederler.
ATLAS
C
M
Y
CERN'deki ATLAS deneyinde işbirliği
ATLAS işbirliği
CM
CY
CMY
Photo courtesy of the PPARC
K
Kaloriölçer elektronikleri
Tetikleme Düzeneği
Kaloriölçer okuma altdüzeneklerinin kurulumu
Seviye-2 tetiklemesi herbir olay için Seviye-1'de tespit edilen
belirli ilgi bölgelerini daha ayrıntılı bir şekilde çözümleyen
büyük bir özel işlemciler dizisidir. Bu arada tüm olayın verisi
depolarda toplanır. Saniyede birkaç bin olay Seviye-2'den
geçer ve verilerini Seviye-3'e aktarır.
Photo courtesy of the PPARC
Seviye-3 tetiklemesi tüm verinin ayrıntılı olarak
çözümlemesini yapan büyük bir işlemci çiftliğidir. Saniyede
yaklaşık 200 olay Seviye-3 çözümlemesinden sonra geriye
kalır ve bunlar çevrimdışı çözümleme için veri depolama
düzeneklerine aktarılır.
Tetikleme bileşenleri üzerinde çalışma
Birleştirme ve Kurulum
İşletim
ATLAS her biri mağaraya indirilmek zorunda olan ve doğru
bir dizide kurulması gereken binlerce gelişmiş algıç
kısımlarıyla kocaman (yedi katlı) üç boyutlu bir yapboz gibidir.
Ayrıca ATLAS mağarası tüm algıç düzeneğinin güvenli bir
şekilde çalıştırılmasına izin veren gaz ve soğutma
düzeneklerinin yanı sıra tüm yerel kontrol ve okuma
elektroniğini barındırır.
ATLAS 14 TeV'e varabilecek enerjilerde protonların kafa
kafaya çarpışmalarının ürünlerini gözlemlemekte ve
kaydetmektedir. En az 15 yıl çalışacak olan bu büyük deney
programının maddenin temel parçacıkları ve bunları bir arada
tutan kuvvetlerle ilgili birçok cevaplanmamış soruya ışık
tutması beklenmektedir. Muazzam büyüklükteki ATLAS verisi
işbirliğindeki tüm bilim insanları arasında paylaştırılmakta,
dünya
genelindeki
üniversite
ve
deneyevlerinde
çözümlenmektedir.
2003'te başlayarak, 24 saat çalışan yüzlerde insan bu yapbozu,
onu çevreleyen alt yapısını ve kontrol
düzeneklerini bir araya getirmişlerdir.
Bu deney, binlerce hassas kurulum ve
yerleştirme işlemi gerektiren binlerce
kilometre kablo, fiber ve destek
düzeneklerine
bağlı
boruları
içermektedir.
Algıç
kısımları
kuruldukça bunlar bağlanmış, ilk
deneyevi ölçümleriyle karşılaştırılarak
verimlerinin
düşmediğinden emin
olmak için denenmiş ve çalıştırılmıştır. Fıçı kriyostatın mağaraya indirilmesi
ATLAS'ın ana bileşenleri
ATLAS'ın Ana Kontrol Odası
Zorluk Devam Ediyor...
•İç Algıç
•Kaloriölçeri
•Müon İzgeölçeri
•Sarmal ve Simitsel Mıknatıslar
•Veri Toplama ve Hesaplama
ATLAS deneyinin bu uzun yaşam süresi boyunca muhakkak yeni, beklenmeyen sorular ortaya
çıkacak ve bunları cevaplamak için ATLAS deneyinin düzenek yükseltmeleri ile daha da
geliştirilmesine ihtiyaç duyulacaktır. ATLAS bilim insanları parçacıkların dünyasının gizemlerini
araştırmak için imkanlarımızı genişletmek ve ilerletmek amacıyla yeni gelişmelerden yararlanarak
sürekli olarak teknolojideki yenilikleri takip etmektedirler.
ATLAS Deneyi
CERN, CH-1211 Cenevre 23
E-posta: atlas.public@cern.ch
Fax: +41 22 7678350
atlas.ch de çevrimiçi
ATLAS bilim insanları, Büyük Hadron
Çarpıştırıcısı'nda doğanın temel süreçlerini
araştırmak için daha önce eşi benzeri
görülmemiş boyutta ve karmaşıklıkta bir algıç
tasarlamak zorunda kaldılar. Yüksek hızda veri
toplamak için daha az enerji tüketen, ışımaya
dayanıklı elektronik devreleri geliştirmek, ve
hafif ancak güçlü destek yapıları üretmek için
yeni teknolojilerin bulunması gerekti.
46 m uzunluğundaki ve 25 m yüksekliğindeki
ATLAS algıcı, parçacık fiziği deneyleri için
şimdiye kadar tasarlanan en büyük ve en
ayrıntılı algıçtır. ATLAS, CERN'deki Büyük
Hadron
Çarpıştırıcısı'nda
veri
almanın
olağanüstü zorluklarına çözüm bulmak için
sanayiyle yakın işbirliği içinde çalışan dünya
genelindeki 38 ülkeden 174 üniversite ve
deneyevinden 3000 bilim insanının çabasının
ürünüdür.
ATLAS Deneyi © 2012 CERN
Aug 2012
MY
Teknik Zorluklar
atlas.ch