Журнал «Вокруг Света» №07 за 2007 год

Для создания черенковских детекторов пришлось решить интересную задачу из области материаловедения. Для максимальной эффективности требовалось вещество с показателем преломления n=1,01–1,05. Но ничего подобного в природе не существует (например, для воды n=1,33, а для газов он не превышает n=1,001), и потому нужные материалы пришлось создавать искусственно. Так в детекторах появились аэрогели, которые иногда называют «твердым дымом». В руках кусок аэрогеля вызывает непривычные ощущения: по прочности он примерно как пенопласт, но ощутимо легче него и вдобавок прозрачный. Подбросив аэрогель в воздух, можно заметить, что падает он как бы «неохотно» — ведь он всего в несколько раз плотнее воздуха.

Наконец, внешние слои детектора состоят из нескольких разных калориметров — приборов, измеряющих энергию частиц. Эти компоненты детектора обязаны стоять самыми последними, поскольку для надежного измерения энергии частица должна полностью поглотиться калориметром и передать ему всю свою энергию. Для этого на пути частицы ставятся слои вещества с тяжелыми атомами, при столкновении с которыми порождается лавина вторичных частиц. Лавина застревает в детекторе, и вся ее энергия переходит частично в тепло, а частично — в свет. Эту вспышку улавливают фотоэлектронные умножители. Они превращают ее в электрический сигнал, измеряя который можно с хорошей точностью рассчитать энергию первоначальной частицы.

Все это — стандартная начинка современного детектора, его «анатомия». Но есть еще большая интересная тема, связанная с его «физиологией», с тем, что в нем происходит непосредственно в ходе эксперимента. Сгустки частиц сталкиваются внутри детектора миллионы раз в секунду, и при этом либо рождаются новые частицы, либо происходит упругое рассеяние частиц сгустка. Каждый такой процесс оставляет в разных компонентах детектора много информации. За какие-то доли микросекунды требуется не только собрать всю эту информацию и подготовить детектор к приему следующих частиц, но и успеть предварительно обработать полученные данные. Детектор буквально напичкан сложнейшей электроникой. Важнейшая из электронных систем называется триггером. Он на лету отбирает из всего потока события, интересные с точки зрения физики. Если бы не этот отбор, система хранения данных просто захлебнулась бы чудовищным потоком информации от детекторов. Поэтому создание эффективного триггера — один из важнейших этапов конструирования детектора.

Но даже после отсева объемы получаемой информации остаются огромными. Ожидается, что с LHC будет поступать порядка 10 петабайт (10 миллионов гигабайт) данных в год — грубо говоря, по DVD-диску в несколько секунд. Чтобы осмыслить такое количество информации, потребуется порядка сотни тысяч сегодняшних процессоров, участие в работе примут исследователи со всего мира, а хранение и обработка информации будет вестись с опорой на создаваемую сейчас GRID-технологию, которая обеспечивает глобальное использование распределенных вычислительных ресурсов.

Игорь Иванов, кандидат физико-математических наук

Читайте также на сайте «Вокруг Света»:

Элементарная вселенная

Эффекты ГРИД-среды

Исцеляющий обман

Знаменитый мюнхенский врач-гигиенист Макс Петтенкофер 7 октября 1892 года провел эксперимент, который, по его мнению, должен был окончательно опровергнуть модную теорию Роберта Коха о том, что холера вызывается попаданием в организм специфического микроба. Получив из лаборатории Коха в Берлине культуру холерного вибриона, доктор Петтенкофер развел ее в стакане воды и в присутствии нескольких коллег-медиков выпил получившуюся взвесь до дна. Несмотря на то что в стакане содержалось огромное число микробов, маститый врач так и не заболел холерой.

Cейчас достоверно известно, что Кох был абсолютно прав, и только чудо уберегло доктора Петтенкофера. Одни предполагают, что сотрудники Коха, догадываясь о его намерениях, нарочно прислали ему ослабленный штамм, чтобы не подвергать его опасности. Другие — что сыграли свою роль остатки временного иммунитета, приобретенные во время заболевания холерой в юности. Но в истории медицины этот драматический случай остался прежде всего как ярчайший, хотя и не вполне типичный пример так называемого эффекта плацебо.