Научная группа, в которую входят преподаватели СПбГУ, аспиранты и студенты, специализирующиеся в области вычислительной физики, принята в состав международной коллаборации эксперимента Baryonic Matter at Nuclotron (BM@N) на строящемся ускорительном комплексе NICA. Это решение Институционного совета было сообщено на Пятом совещании коллаборации.
Фотография предоставлена С. А. Немнюгиным. Источник
Целью эксперимента BM@N, где будет работать команда исследователей из Санкт-Петербургского университета под руководством доцента Сергея Немнюгина (кафедра вычислительной физики СПбГУ), является изучение взаимодействия релятивистских пучков тяжелых ионов с фиксированными мишенями.
«Это первый эксперимент на ускорительном комплексе NICA-Нуклотрон, в рамках которого проводились физические запуски установки со сбором экспериментальных данных», – рассказывает Сергей Андреевич. – Деятельность нашей научной группы связана с разработкой и оптимизацией программного обеспечения эксперимента, уточнением описания компонентов детектора, разработкой методов и алгоритмов реконструкции событий и физическим анализом данных».
Сергей Немнюгин привел пример одной из задач, которой будут заниматься ученые. В установке BM@N во время физического запуска ускорителя происходят столкновения элементарных частиц с атомами вещества неподвижной мишени. Энергия столкновений высока и в результате таких взаимодействий появляются вторичные частицы. Траектории элементарных частиц – продуктов реакций, проходят через детектирующие модули установки и вызывают срабатывание чувствительных элементов этих модулей. Сигналы от чувствительных элементов обрабатываются электроникой – так происходит «оцифровка» физических событий.
Результатом работы детекторов является массив оцифрованных данных. Для выполнения физического анализа и получения новой информации о фундаментальных свойствах материи необходимо восстановить по оцифрованным данным реальную картину того, что происходило при взаимодействии пучка с мишенью. Процесс восстановления называется реконструкцией событий. Необходима также автоматическая идентификация, определение типа элементарных частиц, которые появились в результате столкновений.
Для максимально точного восстановления физической картины требуются сложные и эффективные алгоритмы, в том числе основанные на использовании современных подходов, таких как: машинное обучение, высокопроизводительные вычисления. Требуется и оптимизированное программное обеспечение. В настоящее время обработка экспериментальных или моделированных данных даже при относительно небольшой статистике требует значительного времени.
«Разработкой и улучшением алгоритмов реконструкции событий, идентификации частиц, оптимизацией программного обеспечения, в том числе с использованием технологий высокопроизводительных вычислений мы и занимаемся. Мы надеемся значительно увеличить эффективность и скорость обработки результатов экспериментов на установке BM@N NICA, внести свой вклад в физический анализ данных. В нашей работе активно участвуют студенты и аспиранты. У нас сложилась хорошая и эффективная команда, состоящая из преподавателей и студентов Университета», – говорит Сергей Андреевич.
Сергей Немнюгин также включен в состав Институционного совета эксперимента BM@N.
NICA — ускорительный комплекс класса mega-science, который создается на базе Объединенного института ядерных исследований (Дубна, Россия). Основная цель экспериментов на новом коллайдере — изучение свойств плотной барионной материи, кварк-глюонной плазмы (состояния вещества, в котором пребывала наша Вселенная в первые мгновения после Большого Взрыва). Кроме того, на пучках комплекса NICA планируется проведение исследований в области материаловедения, нано- и пикотехнологий, медицины, биологии, электроники, в сфере ядерной энергетики и безопасности, криогенной и сверхпроводящей техники, а также по программам Роскосмоса. В создании комплекса участвуют ученые из 70 институтов 26 стран мира.
См. также: