В процессе выполнения работ по Проекту в 2023 году были получены следующие результаты :
1) В рамках работы по первому пункту в 2023 году были выполнены расчеты распределений по множественности и модифицированных комбинантов, а также корреляций между множественностями в модели рр взаимодействий при энергиях БАК, учитывающей слияние кварк-глюонных струн и образование струнных кластеров, путем введения поперечной решетки в плоскости прицельного параметра. Показано, что разрабатываемая модель рр взаимодействия позволяет без изменения параметров модели, наряду с корреляциями, в целом удовлетворительно описать также и распределения заряженных частиц по множественности при энергиях БАК. Однако, для несколько начальных точек, отвечающих событиям с малой множественностью, возникает некоторое расхождение модели с экспериментальными данными, которое оказывает существенное влияние на характер зависимости модифицированных комбинантов этих распределений от номера комбинанта в силу специфики определения этой переменной. В результате стало ясно, что для дальнейшего улучшения согласия разрабатываемой модели с экспериментом необходимо получить более корректное описание вероятностей возникновения событий с малой множественностью. Для необходимо было модифицировать вид распределения частиц по множественности от одиночной струны.
2) Вопрос о модификации вида распределения частиц по множественности от одиночной струны был исследован в рамках работы над вторым пунктом задания на 2023 год. В этом разделе с использованием модели мульти-померонного обмена было изучено влияние вида распределений по множественности на характер зависимости модифицированных комбинантов от своего номера. Было установлено, что распределение в области малых множественностей, действительно, очень чувствительно к виду распределения по множественности от распада одиночного померона (или струны). Было также показано, что при использовании в этом случае гауссова распределения в целых неотрицательных точках с фиксированным значением приведенной дисперсии равным 2.0 удается получить осцилляции в зависимости модифицированных комбинантов от своего номера, которые были обнаружены в экспериментальных данных коллабораций ALICE и CMS на БАК. При этом при небольшом увеличении приведенной дисперсии до значения 2.5 эти осцилляции становятся слабо выраженными, а при значении 3.5 полностью пропадают. Это подтверждает идею о том, что для возникновения осциллирующего поведения комбинантов важно иметь очень точное описание первых точек распределения по множественности, отвечающих событиям с малой множественностью, которое очень чувствительно к виду распределения по множественности от одиночной струны или померона.
3) Для улучшения точности предсказаний разрабатываемого подхода при различных начальных энергиях, предлагался пересмотр значений реджевских параметров, которые используются как в модели со слиянием струн (для нахождения распределение начальных струн в поперечной плоскости), так и в модели мульти-померонного обмена. Проблема здесь состоит в том, что в рамках реджевского подхода пока не удается найти такой набор параметров, который обеспечивал бы одновременное описание всех экспериментальных данных: полное, упругое и дифракционное сечения, значение множественностей, величина корреляций и флуктуаций между различными наблюдаемыми во всей области энергий БАК (особенно при энергии 13 ТеV, где упругое сечение значительно превышает четверть полного сечения). Эту принципиально важную и трудоемкую задачу мы рассматриваем как предмет наших будущих исследований в рамках настоящего проекта.
4) В рамках данного Проекта была продолжена работа над генератором событий, основанном на модели кварк-глюонных струн, который учитывает как эффекты начальных состояний, так и свойства образующейся системы. За отчетный период в Монте-Карло модель взаимодействующих цветовых струн, которая разрабатывалась на предыдущих этапах Проекта, добавлены два механизма совместных быстротно-азимутальных корреляций. Во-первых, в модель введен механизм рождения ρ-резонанса от струн и струнных кластеров, вероятность рождения которого определяется натяжением струны σ, зависящим от степени перекрытия струн. Во-вторых, в модель введен механизм потерь поперечного импульса частицами при прохождении через неоднородную струнную среду.
Кроме того, за отчетный период выполнено обобщение на случай p+Pb столкновений с использованием модели Глаубера, где каждое нуклон-нуклонное столкновение рассматривается аналогично случаю p+p, однако струнная динамика рассматривается для общности всех образовавшихся в событии струн.
5) Осуществлено новое обобщение модели мультипомеронного обмена на основе учета флуктуаций натяжения струны, что позволило одновременно описать как спектры по поперечному импульсу, так и корреляции среднего поперечного импульса с множественностью. Новое обобщение не повлекло введение дополнительных параметров. В рамках этой модели был произведен также расчет сильно-интенсивных переменных Σ[Pt, Nch], и Δ[Pt, Nch], показано, что они несут дополнительную информацию о динамике взаимодействия кварк-глюонных струн. Выполнены предсказания в широком диапазоне энергий для pp-столкновений и сравнение с другими подходами. Партонная глауберовская модель была расширена для описания p-A и A-A столкновений на партонном уровне. Все параметры модели были зафиксированы по pp-рассеянию. Продемонстрировано, что учет однократного взаимодействия партонов приводит к значительному уменьшению числа нуклонов-участников и бинарных нуклонных столкновений по сравнению со стандартным глауберовским подходом. Сравнение с альтернативными подходами позволило эффективно обосновать предположения модифицированной модели Глаубера.
6) Проведен экспериментальных анализ данных по так называемой "передней энергии", измеренной калориметром PSD в столкновениях ядер свинца при энергиях 13А и 30А ГэВ/c. Проведен анализ распределений по передней энергии в MC моделях EPOS 1.99 и DCM-QGSM. Проведены симуляции отклика PSD в этих моделях и обнаружена проблема с измерением тяжелых фрагментов моделью калориметра, которая вероятсно связана с работой пакета Geant4. В связи с этим на данный момент корректное сравнение симуляций с экспериментом не является возможным, в ближайшем будущем планируется написание письмо разработчикам Geant4 от лица коллаборации NA61/SHINE c запросом на исправление ошибки в симуляции.
7) Работы на кластере сайта SPbSU:
Для начало работ с кластером СПбГУ необходимо запустить этот кластер, отключённый с 08.2022 и демонтированный по распоряжению дирекции РЦВЦ 10.2023. Для решения этой проблемы было организовано размещение кластера в вычислительном комплексе центра Михайловская Дача (М.Д). В мае марте 2023го года оборудование кластера было физически перевезено в МД. В мае кластер был собран, подключён к питанию и проверен на целостность. В июне кластер был подключён к сети. Все работы с сайтом SPbSU запланированы на вторую половину 2023-го года.
8) Работы по настройке и тестированию российских сайтов для запуска 8-ми ядерных задач для эксперимента ALICE.
За февраль-март 2023 года следующие сайты были настроены и работают с 8-ми задачам: JINR, RRC_KI_T1, IHEP, PNPI, SARFTI. Некоторым сайты пришлось перейти на ситему очередей SLURM. На PBS из перечисленных сайтов остался только IHEP. Сайты ITEP и TROITSK не стали перестраивать из-за их малости. ALICE будет отказываться от их использования. В июле 2023 года сайт СПбГУ был окончательно подключён к сети интернет, и были восстановлены настройки маршрутизации, в том числе и IPv6 для управляющих серверов и серверов хранения. Была восстановлена регистрация сайта в системе обработки данных ALICE и в августе были запущены первые задачи. Сайт был сразу настроен на запуск 8-ми ядерных задач.
9) Настройки авторизации по OIDC ARC-CE
В рамках текущего гранта была проведена проверка работоспособности ARC7 и соответствия реального продукта заявленному в документации. Первые эксперименты проводились на виртуальном стенде в CERN. После выявления и фиксации с помощью разработчиков ARC первых ошибок обновлённый ARC7 был установлен на сайта SARFTI. С апреля по июнь было найдено ряд ошибок в системе авторизации, системе информационного мониторинга, системе взаимодействия с локальным менеджером задач SLURM. В июне 2023-го года были запущены первые производственные задачи эксперимента ALICE на ARC7 на сайте SARFTI
10) Работа по настройке OIDC для EOSВ планах работ на этот год была “ настройка существующих EOS сервисов для авторизации по OIDC.” Эти планы были основаны на Diopside Release Notes - описание нового релиза EOS, основанного xrootd 5, который в свою очередь поддерживает аутентификацию по WLCG Token. Последний релиз EOS-Diopside был установлен на тестовую площадку и были изучены возможности той сборки. Согласно документации авторизация по WLCG Token обеспечивается только для протокола https. Для протокола xrd требуется дополнительная настройка, не отражённая в документации. Для того, чтоб разобраться с дополнительной настройкой требуется больше времени, поэтому необходимо продолжить эту работу в следующем году. До полноценной проверке системы на тестовой площадке система EOS с поддержкой токенов не была перенесена на рабочие сервера, как было предписано в планах. Эта работа тоже переносится на следующий год.
11) На основе расчетов предложен внешний по отношению к ионопроводу FBBC монитор. На наборе данных, смоделированном при помощи модели QGSM продемонстрировано успешное обнаружение 98% событий с малым прицельным параметром - менее 5 фм, и аналогичную точность при границе в 1 фм при условиях разрешение по времени у системы 50 пс. и разрешением по координате 1 см2. Наблюдаемые, получаемые при моделировании МКП детекторов на основании данных генератора EPOS, позволяют применять нейронные сети для успешного выделения более 90% лобовых столкновений, используя такой же метод построения алгоритма оценки прицельного параметра. В ходе работы были качественно подтверждены результаты, полученные ранее при использовании набора данных, смоделированных на основании физической модели QGSM.
Полученные результаты позволили провести исследования по созданию детекторов для FBBC монитора на наносекундных генераторах.
12) Проведенное моделирование работоспособности системы быстрого считывания для монитора столкновений пучков показало возможность определения времени с точностью не хуже 100 пс в диапазоне 2 нс. Разработан и создан прототип многоканального модуля быстрой электроники временной привязки к сигналам с МКП детекторов с использованием дискретных компараторов и многоканального преобразователя время-код на основе FPGA. Написана программа на LabView, обеспечивающая возможность работы с модулем. Полученные с использованием генератора данные подтверждают результаты моделирования. Погрешность времени регистрации разработанной системы не хуже 100 пс. Для 32 канальной системы регистрации координаты и времени по сигналам с детекторов на МКП, построенной на основе разработанной схемы, с учетом всех задержек расчётное время обработки не превысит 20 нс.
13) Для целей создания новой Внутренней трековой системы ALICE на БАК были разработаны и созданы сверхлегкие углекомпозитные структуры поддержки ультратонких кремниевых детекторов нового поколения, а также были проведены исследования термо-механических параметров прототипов этих детекторов смонтированных на этих структурах. Данный тип структур предназначен для проведения термо-механических испытаний особо чистых кремниевых материалов (используемых в детекторных технологиях) с толщинами порядка 40 мкм. Было создано два типа углекомпозитных структур поддержки кремниевых детекторов: 1) углеволоконные пластины, пропитанные эпоксидным связующим. Всего было изготовлено 10 пластин данного типа; 2) углекомпозитные структуры представляющие собой модифицированное ребро жёсткости. Было изготовлено семнадцать таких сверхлегких структур. Результаты
14) Для проведения исследований термо-механических параметров ультратонких кремниевых детекторов и углекомпозитных структур было создано три экспериментальных стенда.
15) Для целей протонной компьютерной томографии и для использования в других высокотехнологичных детекторных комплексах ядерной медицины и ядерной физики, была разработана легкая углекомпозитная панель, обладающей высокой теплопроводностью и высокой радиационной прозрачностью для протонов и заряженных частиц. Панель предназначена для размещения на ее поверхности детекторов ядерных излучений, представляющих собой координатно-чувствительные кремниевые пиксельные сенсоры созданные на основе КМОП технологий. Подготовлена и подана заявка на изобретение.
16) Разработан портативный автоматический экспресс-анализатор времени свертывания крови методом импедансометрии, получен патент
Целью проекта является поиск источников множественного рождения частиц в ядро-ядерных столкновениях при высоких энергиях, которые могут непосредственно отвечать за начальные условия образования кварк-глюонной плазмы -- праматерии ранней Вселенной, отличающейся экстремальными значениями плотности энергии, температуры и давления. Цель проекта требует комплексного подхода, и может быть разбита на три основные конкретные задачи: 1)Теоретические исследования и численное моделирование процессов в релятивистских ядро-ядерных столкновениях, 2) Анализ экспериментальных данных современных экспериментов ALICE на БАК и NA61/SHINE на SPS в ЦЕРН и проверка теоретических гипотез, 3) Разработка на основе численного моделирования требований и апробация технологий для создания радиационно-прозрачных детекторных систем, способных обеспечить исследования редких процессов и высокоэффективную регистрацию наибольшего количества частиц, рожденных в ядро-ядерных столкновениях. Совместное решение этих задач может найти применение в разнообразных практических и социально-значимых областях, таких как новейшие информационные технологии, машинное обучение и радиационная медицина. В частности, детекторы, разработанные и созданные в рамках этого проекта могли бы быть использованы для нужд протонной терапии и компьютерной томографии. Отличительной особенностью разрабатываемых детекторных технологий, критично важной для протонной томографии, является малый вес углекомпозитных панелей, содержащих кремниевые детекторы, и высокая радиационная прозрачность для протонов и заряженных частиц. В связи с этим подготовлена и подана заявка на изобретение.Также для медицинских целей разработан портативный автоматический экспресс-анализатор времени свертывания крови методом импедансометрии, получен патент.
Результаты работ:
1)Исследованы свойства сильно интенсивной переменной Σ, характеризующей корреляции между числом частиц, рожденных в двух окнах наблюдения, разделенных интервалом быстрот в pp-взаимодействиях при энергиях LHC в модели с кварк-глюонными струнами (трубками цветного потока) в качестве источников. На основе аналитических расчетов, дополненных Монте-Карловским моделированием, позволяющим учесть процессы слияния струн, путем введения поперечной решетки, рассчитаны зависимости сильно интенсивной переменной Σ как от ширины окон наблюдения, так и от величины зазора между ними для нескольких начальных энергий.
2)Показано, что в pp-столкновениях при энергиях LHC эффекты слияния струн оказывают значительное влияние на поведение этой наблюдаемой, в частности, найдено, что рост этой переменной с начальной энергией и центральностью столкновений в рр-взаимодействиях объясняется возрастающим вкладом от образования струнных кластеров с новыми свойствами, состоящими из все большего числа слившихся струн.
3)Проведено сравнение результатов модели с предварительными экспериментальными значениями сильноинтенсивной переменной, полученными при анализе данных ALICE по pp-столкновениям при 0,9 - 7 ТэВ, позволившее извлечь параметры кластеров с разным количеством слившихся струн, в частности, их двухчастичные корреляционные функции и среднюю множественности заряженных частиц от их распадов
4)Проведен анализ модифицированных комбинантов в модели мультипомеронного обмена, а также генераторах событий SMASH и PYTHIA8 для протон-протонных столкновений при энергиях 17.3 и 900 ГэВ. Показано, что зависимость комбинантов от ранга носит иной характер, чем наблюдается в экспериментальных данных. Даны оценки экспериментальных результатов с учетом переопределения комбинантов с целью исключения из рассмотрения событий с нулевой множественностью. Показано, что такое обрезание распределения по множественности приводит к уменьшению амплитуды осцилляций комбинантов.
5)Произведено дальнейшее развитие монте-карловской модели pp, pA и AA столкновений со слиянием струн. Исходя из требования лоренц-инвариантности сечений был установлен явный вид зависимости числа партонов от энергии столковения, и, таким, образом, в модели не осталось ни одного параметра, зависящего от энергии столкновения. Был выполнен учет эффективной бегущей константы связи, что улучшило согласие с экспериментальными данными распределения по поперечным импульсам и позволило более правильно описывать жесткую область столкновений. В модели был реализован учет ближних корреляций поперечных импульсов, возникающих в момент фрагментации струны.
6)Проведен анализ экспериментальных данных NA61/SHINE по столкновениям ядер свинца с импульсом пучка 13А и 30A ГэВ/с. Получены результаты зависимости сильноинтенсивной переменной Sigma[NF,NB] от расстояния между быстротными окнами (дальние корреляции), в которых вычислялись множественности, от ширины быстротных окон и ширины класса центральности столкновений. Для Pb+Pb при 13А ГэВ/с проведено сравнение экспериментальных результатов с расчетами в модели DCM-QGSM-SMM.
7)Разработаны и созданы сверхлёгкие углекомпозитные структуры поддержки для тонких (~ 20 мкм) кремниевых монолитных пиксельных детекторов большой площади. Проведены исследования механические свойств данных структур. По измеренным прогибам нескольких образцов разработанных углекомпозитных структур, была определена жесткость всех изучаемых конструкций и даны рекомендации для их дальнейшего использования с детекторными модулями.
8)Проведены исследования свойств новых материалов в качестве надежной системы термоизоляции детекторных слоев монолитных активных пиксельных сенсоров. Были проведены исследования механизмов и процессов охлаждения кремниевых пиксельных детекторных модулей с использованием паров холодного азота при практически нулевой скорости. Во всех проведенных исследованиях использовались экспериментальные стенды специально сконструированные для проведения такого рода работ.
9)Предложена концепция новой радиационно-прозрачной Достигнуты значения радиационной прозрачности (на уровне X/X0 ~0.05%) для самых первых трех детекторных слоев Внутренней Трековой системы эксперимента ALICE (ВТС-3) с эффективным охлаждением монолитных активных пиксельных сенсоров с помощью паров холодного азота
10)Проведены исследования свойств тонкого термоизоляционного одеяла в качестве надежной системы термоизоляции детекторных слоев. Получена возможность обеспечений температурного градиента с окружающей средой в среднем на уровне 11 оС при полном отсутствии следов конденсации на поверхности исследуемого образца.
11)Проанализирована концепция и выполнены первые оценки нагрузок и скоростей потоков сухого воздуха для системы охлаждения будущего эксперимента ALICE-3
12)Проведена работа по координации Российских сайтов для обновления программного обеспечения систем хранения больших данных.
13)На основе накопленного опыта работ по организации, управления и доступа к вычислительным мощностям и большим данным, выполнен предварительный анализ требований к возможному развитию экспертных/образовательных/тренировочных платформ, которые связаны с адронной терапией и значимы в плане подготовки специалистов в РФ. Предложены решения по организации специализированной образовательной “Удаленной тренировочной платформы для радиотерапии”.
14)В качестве практического использования доступа к большим данным, на основе профессионального исследовательского программного обеспечения matRad 24 марта 2021 года проведен первый международный мастер-класс по терапии частицами: “The 1st International Particle therapy masterclass" ( https://indico.cern.ch/event/840212/).
15) Разработан алгоритм, позволяющий проводить расчеты для рр столкновений с учетом экспериментальных условий ALICE, сочетающий МК моделирование и аналитические вычисления. На его основе изучены свойства сильно интенсивной переменной Σ, которая характеризует корреляции между количеством частиц в двух окнах наблюдения, разделенных по быстроте. Показано, что для случая pp столкновений при энергиях БАК эффекты слияния струн, приводящие к образованию кластеров струн, оказывают существенное влияние на поведение этой наблюдаемой. Экспериментально наблюдаемые изменения этой переменной с начальной энергией и центральностью столкновения pp могут быть объяснены только с учетом образования струных кластеров, состоящих из всё большего числа слившихся струн. Показано, что изучение поведения наблюдаемой Σ как функции расстояния между центрами окон наблюдения по быстроте и ширины этих окон при различных экспериментальных условиях с использованием различных энергий и центральностей pp-столкновений позволяет извлекать параметры кластеров струн из экспериментальных данных.
16) В рамках модели мультипомеронного обмена (МПО) рассчитаны распределения множественности заряженных частиц и их модифицированные комбинанты в pp-столкновениях при энергиях БАК и проведено сравнение результатов расчетов с экспериментальными данными, полученными коллаборациями ALICE и CMS в ЦЕРН. Модель позволяют воспроизвести характер поведения комбинантов для окон наблюдения различной ширины, обнаруженный в экспериментальных данных ALICE и CMS в pp-столкновениях в диапазоне энергий 0,9-7 ТэВ, в частности, их колебания с увеличением номера комбинанта.
17) В рамках модифицированной монте-карловской модели pp, pA и AA столкновений со слиянием струн произведен расчет модифицированных комбинантов множественности заряженных частиц, показано, что наблюдаемые в эксперименте осцилляции возникают только для широких распределений множественности от одной струны. Впервые вычислены комбинанты различных сортов частиц и продемонстрировано различие в их поведении.
18) Проведена оценка возможности запуска многоядерных задач ALICE на различных российских сайтах.
Проведена оценка возможности авторизации на ресурсах WLCG (The Worldwide LHC Computing Grid и DataLake методом OIDC (OpenID Connect). Тем самым оценены возможности оптимизации доступа российских пользователей ALICE к этим ресурсам. Сегодня WLCG объединяет около 1,4 миллиона компьютерных ядер и 1,5 экстабайт памяти из более чем 170 площадок в 42 странах, создавая массивную распределенную вычислительную инфраструктуру, которая обеспечивает более 12 000 физиков по всему миру доступом к данным БАК почти в режиме реального времени, а также мощность для обработать это.
19) На основе ранее разработанных углекомпозитных технологий создан прототип сверхлегкой системы поддержки ультратонких кремниевых пиксельных детекторов нового поколения для проектируемой новой внутренней трековой системы эксперимента ALICE. Данные технологии решения обеспечивают рекордные мировые значения радиационной прозрачности, что существенно расширят горизонты исследований редких процессов после следующего этапа модификации БАК с 10-кратным увеличением светимости. Для данного прототипа созданы на основе углекомпозитных технологий сверхлегкие опорные торцевые и продольные структуры поддержки ультратонких кремниевых пиксельных детекторов нового поколения. Предложена усовершенствованная система охлаждения пиксельных детекторов с использованием холодных газов при практически нулевых потоках. Для проверки работоспособности данной концепции охлаждения был создан специальный экспериментальный стенд. На стенде проведены исследования температурных режимов работы кремниевых пиксельных детекторов.
Предложена концепция по охлаждению пиксельных детекторов с использованием холодных газов при нулевых потоках. Разработан и создан специальный экспериментальный стенд для проверки данной концепции.
Проведены измерения температурных полей системы поддержки и охлаждения ультратонких кремниевых пиксельных детекторов нового поколения при их использовании в области ядерной физики и физики высоких энергий, а также при решении ряда прикладных задач.
20) Выполнены расчеты распределений по множественности и модифицированных комбинантов, а также корреляций между множественностями в модели рр взаимодействий при энергиях БАК, учитывающей слияние кварк-глюонных струн и образование струнных кластеров, путем введения поперечной решетки в плоскости прицельного параметра. Показано, что разрабатываемая модель рр взаимодействия позволяет без изменения параметров модели, наряду с корреляциями, в целом удовлетворительно описать также и распределения заряженных частиц по множественности при энергиях БАК. Для дальнейшего улучшения согласия разрабатываемой модели с экспериментом с использованием модели мульти-померонного обмена было изучено влияние вида распределений по множественности на характер зависимости модифицированных комбинантов от своего номера. Было установлено, что распределение в области малых множественностей, действительно, очень чувствительно к виду распределения по множественности от распада одиночного померона (или струны).
21) В Монте-Карло модель взаимодействующих цветовых струн, которая разрабатывалась на предыдущих этапах Проекта, добавлены два механизма совместных быстротно-азимутальных корреляций. Кроме того, за отчетный период выполнено обобщение на случай p+Pb столкновений с использованием модели Глаубера, где каждое нуклон-нуклонное столкновение рассматривается аналогично случаю p+p, однако струнная динамика рассматривается для общности всех образовавшихся в событии струн.
22) Осуществлено новое обобщение модели мультипомеронного обмена на основе учета флуктуаций натяжения струны, что позволило одновременно описать как спектры по поперечному импульсу, так и корреляции среднего поперечного импульса с множественностью. Новое обобщение не повлекло введение дополнительных параметров. В рамках этой модели был произведен также расчет сильно-интенсивных переменных и показано, что они несут дополнительную информацию о динамике взаимодействия кварк-глюонных струн. Выполнены предсказания в широком диапазоне энергий для pp-столкновений и сравнение с другими подходами. Партонная глауберовская модель была расширена для описания p-A и A-A столкновений на партонном уровне. Все параметры модели были зафиксированы по pp-рассеянию. Продемонстрировано, что учет однократного взаимодействия партонов приводит к значительному уменьшению числа нуклонов-участников и бинарных нуклонных столкновений по сравнению со стандартным глауберовским подходом. Сравнение с альтернативными подходами позволило эффективно обосновать предположения модифицированной модели Глаубера.
23) Выполнены оценки энергетической зависимости вкладов пионов, каонов и протонов в плотность энергии Бьёркена. Получены геометрические поправки к оценкам бьёркеновской плотности энергии в широком диапазоне энергий столкновений тяжелых ионов (от RHIC до LHC) с учетом геометрии области перекрытия ядер.
24) Проведён анализ кумулянтов второго, третьего и четвёртого порядков в Bi+Bi столкновениях с помощью модели UrQMD. В качестве нововведения был добавлен новый метод исследования - метод подсобытий, чтобы упростить расчёт и посмотреть на влияние ближних корреляций. Анализ зависимости сильно интенсивных переменных от энергии показал качественное совпадение для p+p и Bi+Bi столкновений. Показано, что при увеличении интервала кумулянт второго порядка показал уменьшение, что свидетельствует об уменьшении ближних корреляций.
25)Проведен экспериментальных анализ данных по так называемой "передней энергии", измеренной калориметром PSD в столкновениях ядер свинца при энергиях 13А и 30А ГэВ/c. Проведен анализ распределений по передней энергии в MC моделях EPOS 1.99 и DCM-QGSM.
26)Проведены симуляции отклика PSD в этих моделях и обнаружена проблема с измерением тяжелых фрагментов моделью калориметра, которая вероятсно связана с работой пакета Geant4. В связи с этим на данный момент корректное сравнение симуляций с экспериментом не является возможным, в ближайшем будущем планируется написание письмо разработчикам Geant4 от лица коллаборации NA61/SHINE c запросом на исправление ошибки в симуляции.
27) GRID-Сайт SPbSU переведен на систему управления очередями SLURM, как на более современную систему, отвечающую современным требованиям.
28) Выполнена настройка и тестирование остальных российских сайтов для запуска 8-ми ядерных задач для эксперимента ALICE.
29) Определённые в 2022-м году параметры настройки авторизации по OIDC ARC-CE использованы для дальнейшей работы с как ARC-CE, так и с другими сервисами WLCG и DataLAke, которые поддерживают или будут поддерживать авторизацию по OIDC. В том числе, проведена настройка существующих EOS сервисов для авторизации по OIDC.
30) Для проведения исследований термо-механических параметров ультратонких кремниевых детекторов и углекомпозитных структур было создано три экспериментальных стенда.
31) Для целей протонной компьютерной томографии и для использования в других высокотехнологичных детекторных комплексах ядерной медицины и ядерной физики, была разработана легкая углекомпозитная панель, обладающей высокой теплопроводностью и высокой радиационной прозрачностью для протонов и заряженных частиц. Панель предназначена для размещения на ее поверхности детекторов ядерных излучений, представляющих собой координатно-чувствительные кремниевые пиксельные сенсоры созданные на основе КМОП технологий. Подготовлена и подана заявка на изобретение.
32) Разработан портативный автоматический экспресс-анализатор времени свертывания крови методом импедансометрии, получен патент
1) Выполнены расчеты распределений по множественности и модифицированных комбинантов, а также корреляций между множественностями в модели рр взаимодействий при энергиях БАК, учитывающей слияние кварк-глюонных струн и образование струнных кластеров, путем введения поперечной решетки в плоскости прицельного параметра. Показано, что разрабатываемая модель рр взаимодействия позволяет без изменения параметров модели, наряду с корреляциями, в целом удовлетворительно описать также и распределения заряженных частиц по множественности при энергиях БАК. Для дальнейшего улучшения согласия разрабатываемой модели с экспериментом с использованием модели мульти-померонного обмена было изучено влияние вида распределений по множественности на характер зависимости модифицированных комбинантов от своего номера. Было установлено, что распределение в области малых множественностей, действительно, очень чувствительно к виду распределения по множественности от распада одиночного померона (или струны).
2) В Монте-Карло модель взаимодействующих цветовых струн, которая разрабатывалась на предыдущих этапах Проекта, добавлены два механизма совместных быстротно-азимутальных корреляций. Кроме того, за отчетный период выполнено обобщение на случай p+Pb столкновений с использованием модели Глаубера, где каждое нуклон-нуклонное столкновение рассматривается аналогично случаю p+p, однако струнная динамика рассматривается для общности всех образовавшихся в событии струн.
3) Осуществлено новое обобщение модели мультипомеронного обмена на основе учета флуктуаций натяжения струны, что позволило одновременно описать как спектры по поперечному импульсу, так и корреляции среднего поперечного импульса с множественностью. Новое обобщение не повлекло введение дополнительных параметров. В рамках этой модели был произведен также расчет сильно-интенсивных переменных и показано, что они несут дополнительную информацию о динамике взаимодействия кварк-глюонных струн. Выполнены предсказания в широком диапазоне энергий для pp-столкновений и сравнение с другими подходами. Партонная глауберовская модель была расширена для описания p-A и A-A столкновений на партонном уровне. Все параметры модели были зафиксированы по pp-рассеянию. Продемонстрировано, что учет однократного взаимодействия партонов приводит к значительному уменьшению числа нуклонов-участников и бинарных нуклонных столкновений по сравнению со стандартным глауберовским подходом. Сравнение с альтернативными подходами позволило эффективно обосновать предположения модифицированной модели Глаубера.
4) Выполнены оценки энергетической зависимости вкладов пионов, каонов и протонов в плотность энергии Бьёркена. Получены геометрические поправки к оценкам бьёркеновской плотности энергии в широком диапазоне энергий столкновений тяжелых ионов (от RHIC до LHC) с учетом геометрии области перекрытия ядер.
5) Проведён анализ кумулянтов второго, третьего и четвёртого порядков в Bi+Bi столкновениях с помощью модели UrQMD. В качестве нововведения был добавлен новый метод исследования - метод подсобытий, чтобы упростить расчёт и посмотреть на влияние ближних корреляций. Анализ зависимости сильно интенсивных переменных от энергии показал качественное совпадение для p+p и Bi+Bi столкновений. Показано, что при увеличении интервала кумулянт второго порядка показал уменьшение, что свидетельствует об уменьшении ближних корреляций.
6)Проведен экспериментальных анализ данных по так называемой "передней энергии", измеренной калориметром PSD в столкновениях ядер свинца при энергиях 13А и 30А ГэВ/c. Проведен анализ распределений по передней энергии в MC моделях EPOS 1.99 и DCM-QGSM.
7)Проведены симуляции отклика PSD в этих моделях и обнаружена проблема с измерением тяжелых фрагментов моделью калориметра, которая вероятсно связана с работой пакета Geant4. В связи с этим на данный момент корректное сравнение симуляций с экспериментом не является возможным, в ближайшем будущем планируется написание письмо разработчикам Geant4 от лица коллаборации NA61/SHINE c запросом на исправление ошибки в симуляции.
8) GRID-Сайт SPbSU переведен на систему управления очередями SLURM, как на более современную систему, отвечающую современным требованиям.
9) Выполнена настройка и тестирование остальных российских сайтов для запуска 8-ми ядерных задач для эксперимента ALICE.
10) Определённые в 2022-м году параметры настройки авторизации по OIDC ARC-CE использованы для дальнейшей работы с как ARC-CE, так и с другими сервисами WLCG и DataLAke, которые поддерживают или будут поддерживать авторизацию по OIDC. В том числе, проведена настройка существующих EOS сервисов для авторизации по OIDC.
Выполнены расчеты распределений по множественности и модифицированных комбинантов для pp взаимодействия в рамках разрабатываемой модели с образованием струнных кластеров, а также в модели мульти-померонного обмена, и проведен анализ и сравнение полученных результатов с экспериментальными данными коллабораций ALICE и CMS на БАК.
В модель взаимодействующих цветовых струн добавлены два механизма совместных быстротно-азимутальных корреляций, вычислены двухчастичные корреляционные функции и кумулянты в pp-столкновениях, проведен анализ и сравнение с экспериментальными данными ATLAS на БАК.
Предложено новое обобщение модели мульти-померонного обмена, учитывающее флуктуаций натяжения струны, что позволило одновременно описать распределение по поперечному импульсу и корреляции среднего поперечного импульса со множественностью и вычислить сильно-интенсивные переменные для pp-столкновений в широком диапазоне энергий.
Проанализированы экспериментальные результаты по выходу открытой и закрытой странности в центральных столкновениях ядер. Испытана конфигурация ARC7/SLURM на операционной системе Rocky9 для задач эксперимента ALICE, оценена возможность использования WLCG Token для системы EOS хранения данных с открытым исходным кодом.
Основные российские сайты, обрабатывающие данные ALICE переведены на выполнения 8-ми ядерных задач. На основе алгоритмов машинного обучения выполнен анализ классов центральности ядро-ядерных столкновений по спектрам времени пролета заряженных частиц и определены требования к детектирующим системам.
Разработаны технологии сверхлегких углекомпозитных конструкций для модификации Внутренней трековой системы ALICE, проведены испытания образцов. Поданы две заявки по медицинским предложениям, разработанным на основе детекторных технологий
1) Григорий Александрович Феофилов -- руководитель проекта
2) Андрей Константинович Зароченцев -- обеспечение систем хранения больших данных
3) Владимир Иосифович Жеребчевский -- участие в экспериментах
4) Владимир Викторович Вечернин -- теоретический анализ
5) Владимир Николаевич Коваленко -- теоретический анализ
6) Евгений Владимирович Андронов -- теоретический анализ
7) Дарья Сергеевна Прохорова -- анализ экспериментальных данных
8) Светлана Николаевна Белокурова -- теоретический анализ
9) Андрей Михайлович Пучков -- теоретический анализ
10) Андрей Юрьевич Серяков -- анализ экспериментальных данных
11) Николай Александрович Мальцев -- участие в экспериментах
12) Фархат Фагимович Валиев -- участие в экспериментах
13) Ольга Викторовна Соболь -- участие в экспериментах
14) Сергей Николаевич Иголкин -- разработка и апробация технологий
15) Агния Павловна Звягина -- численное моделирование
16) Владислав Павлович Михайловский -- теоретический анализ
17) Семен Вячеславович Юрченко -- численное моделирование
18) Александра Андреевна Марова -- численное моделирование
Применение междисциплинарного подхода в данном проекте связано с масштабом основной конкретной задачи по поиску новых физических эффектов формирования и распада кластеров кварк-глюонных струн, которые возможны в адронных столкновениях при высоких энергиях.
Данные физические эффекты слияния кварк-глюонных струн определяют начальные стадии образования кварк-глюонной плазмы и их экспериментальный поиск ведется в настоящее время на основе теоретических предсказаний и оригинальных методик, развиваемых в СПбГУ по анализу существующих экспериментальных данных, получаемых в адронных стокновениях на Большом адронном коллайдере (БАК) и на ускорителе SPS в ЦЕРН. Анализ больших данных. поступающих с эксперимента ALICE на БАК и развитие теоретических предсказаний новых физических эффектов на основе численного моделирования в рамках оригинальных моделей, требуют использования передовых цифровых технологий и создания систем обработки больших объемов данных. При этом проверка теоретических предсказаний и результатов моделирования редких процессов выдвигают чрезвычайно высокие требования к проектированию новейших детектирующих систем, создаваемых для фундаментальных исследований в области релятивистской ядерной физики. Так, например, помимо эффективной регистрации множественного рождения частиц в мягкой области спектра (50 -- 100 МэВ) можно отметить, что для поиска новых физических явлений, связанных с процессами образования кластеров кварк-глюонных струн, определяющих начальные стадии образования кварк-глюонной плазмы, а также для исследования редких процессов рождения тяжелых ароматов в адронных столкновениях на БАК, необходимо применение радиационно-прозрачных детектирующих систем, обеспечивающих высокую точность регистрации координат треков (на уровне нескольких микрон). При этом возникают противоречащие друг-другу требования, в частности, для прецизионной регистрации треков в мягкой области спектра и восстановления вторичных вершин необходимо обеспечение соответствующей высокой термо- и механической стабильности (на уровне порядка десятков микрон), при этом детектирующие системы с линейными размерами порядка 1.5 - 3.0 метра должны соответствовать жесткому условию минимизации вещества в рабочей области. Поэтому решение данных задач по поиску новых физических явлений в столкновениях релятивистких тяжелых ядер требует также и использование новых материалов с заданными свойствами и способов конструирования сверхлегких, термо- и механически- стабильных детектирующих систем , призванных обеспечить противоречивые требования механической жесткости при рекордной легкости и радиационной прозрачности.
Междисциплинарный подхода подход проекта может быть также связан с существующим научным потенциалом разрабатываемой фундаментальной тематики в плане практических приложений в такой важном направлении как высокотехнологичное здравоохранение, в плане возможных практических приложений в медицине разработок, ведущихся на переднем крае физики высоких энергий. В частности, ранее в рамках первого этапа были начаты работы по созданию технологии изготовления тонких подложек для целей обеспечения работоспособности радиационно-прозрачной системы трековых монолитных пиксельных детекторов, предназначенных для новых систем протонной томографии pCT. Результаты 3 этапа работ по доступу к Большим данным для создания концепции “Удаленной тренировочной платформы для радиотерапии”, также могут найти применение в качестве образовательной платформы подготовки специалистов-радиологов.
| Short title | GZ-2023 |
|---|
| Acronym | M1_2021 - 3 |
|---|
| Status | Finished |
|---|
| Effective start/end date | 1/01/23 → 31/12/23 |
|---|
