- 19.05.2023
В День пионерии об IT в физике высоких энергий
19 мая студенты Института прикладной математики и компьютерных наук Тульского государственного университета встретились с кандидатом физико-математических наук, начальником научно-экспериментального отдела встречных пучков Лаборатории ядерных проблем Объединённого института ядерных исследований Алексеем Сергеевичем Жемчуговым.
Символично, что мероприятие состоялось в 101 годовщину пионерского движения в СССР. Слово «пионер» означает «первопроходец». Это тот человек, который пролагает дорогу в развитии научного, технического или художественного направления, а также социального течения. В свете сегодняшней знаменательной даты общение с учёным в рамках сотрудничества ТулГУ и ОИЯИ приобрело особое звучание.
Алексей Сергеевич Жемчугов родился в городе Скопин Рязанской области. Окончил Московский физико-технический институт.
Гость прочитал ребятам лекцию «Программное обеспечение экспериментов в физике высоких энергий».
Физика высоких энергий, пояснил он, изучает то, из чего состоит наша материя. Наглядно цели и задачи этой области знаний может продемонстрировать яйцо «Киндер-сюрприз». Любопытство буквально толкает сорвать яркую обёртку и заглянуть внутрь сладости-игрушки.
Безусловно, физика высоких энергий сложнее, но в общих чертах принцип такой же. При этом понятно: если ребёнка интересует, что находится внутри яйца, то учёным важно узнать, что находится внутри ядра.
В зависимости от разрешающей способности существует несколько способов узнать, что там внутри, — ультразвук, видимый свет, рентгеновские лучи. Однако размер ядра ~ 1 фм (ферми). И здесь уже на помощь приходит квантовая механика, которая определяет связь между длиной волны и энергией частицы. А затем на авансцену выступают ускорители, позволяющие заглянуть внутрь протона и нейтрона.
И ускорители, и экспериментальные установки, подчеркнул Алексей Сергеевич, управляются компьютерами, и для них нужно написать много программ.
Существует два вида программного обеспечения для таких компьютеров: online software (реального времени) и offline software (для автономной обработки).
Учёный рассказал ребятам о «сырых» данных, калибровке, подразумевающей установление соответствия между откликом детектора и физическими величинами, которые он измеряет, реконструкции, под которой понимается переход от отклика детектора к элементарным частицам, и анализе данных. Последний предполагает отбор событий, подавление фоновых вкладов, внесение поправок на потери энергии, получение физического результата, оценку систематических погрешностей и теоретическую интерпретацию.
Особое внимание в своём выступлении Алексей Сергеевич уделил обработке данных в физике высоких энергий.
Спикер сообщил, что основной платформой является Linux, а языками программирования — C++ и Python.
У C++ очень богатые возможности, и если правильно пользоваться этим языком, то можно написать довольно эффективный код.
Что же касается Python, то здесь существует набор пакетов и библиотек для численных математических методов, машинного обучения и анализа данных. Так что на этом языке можно быстро написать сложную программу и «склеить» имеющиеся высокопроизводительные модули.
— Ну а потенциал методов машинного обучения в физике высоких энергий огромен! — подчеркнул Алексей Сергеевич.
Гость рассказал студентам о технологической эволюции в мире IT и о том, спасут ли физику элементарных частиц параллельные вычисления. А ещё объяснил, как найти бозон, похожий на бозон (элементарную частицу) Хиггса, открытый в 2012 году.
Завершающая часть лекции была посвящена мегапроекту NICA (сверхпроводящему коллайдеру протонов и тяжёлых ионов).
В числе слушателей сегодня были первокурсники направления «Прикладная информатика» Максим Клим и Максим Вахрушев.
В вуз они пришли в пионерских галстуках и с пионерскими значками. На Максиме Вахрушеве был аутентичный галстук — тот самый, советский. Парень рассказал, что реликвия принадлежит его маме.
Лекция, признались ребята, произвела на них сильное впечатление.
— Я узнал о бозоне Хиггса и принципах его поиска, — поделился Максим Клим. — Было интересно послушать об устройстве коллайдеров.
— Мне тоже понравилось!— добавил от себя Максим Вахрушев. — Узнал, об ускорителях, о том, как открываются новые частицы и какую роль играют информационные технологии в физике высоких энергий.
Вчера научный сотрудник Лаборатории физики высоких энергий Объединённого института ядерных исследований Иван Васильевич Горелышев прочитал студентам ТулГУ лекцию «Система стохастического охлаждения пучков коллайдера NICA. Задачи и решения».
Татьяна Крикункова
Фото Михаила Гиндина
