Система автоматизированной обработки данных эксперимента OPERA на комплексе ПАВИКОМ

• Автор: Владимиров, Михаил Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ТРЕКОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ

Краткий обзор свойств трековых детекторов

Ядерная фотоэмульсия

Глава 2. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОБЗОР РАБОТ ПО

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ НЕЙТРИННОЙ ФИЗИКЕ

Глава 3. Эксперимент OPERA

Физическая постановка эксперимента

Пучок CNGS
Детектор эксперимента OPERA
Ядерная фотоэмульсия в эксперименте OPERA
Электронный сцинтилляционный детектор Target Tracker
Вето система
Магнитный спектрометр
Извлечение и проявка кирпичей
Сканирующие системы
Методы сканирования эмульсии
Глава 4. КОМПЛЕКС ПАВИКОМ
Описание установки
Настройка
Программное обеспечение
Глава 5. ОБРАБОТКА ДАННЫХ ЯДЕРНО-ФИЗИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЙ НА КОМПЛЕКСЕ ПАВИКОМ

Результаты обработки событий эксперимента OPERA на комплексе ПАВИКОМ
Проект ОЛИМПИЯ
Глава 6. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ
СКАНИРУЮЩИХ СИСТЕМ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ
Требования к сканирующим системам нового поколения
Программный комплекс PAVICOM
Устранение вибраций
Передача данных по TCP-сети
Интерфейс управления из пакета FEDRA
Вычисления на графическом процессоре
Специфика вычислений на графическом процессоре
Обработка изображений на графическом процессоре
Реконструкция кластеров на GPU
Гибридная GPU-CPU система реконструкции микротреков
Программное обеспечение для обработки данных проекта ОЛИМПИЯ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ
Трековые детекторы широко используются в физике элементарных частиц на протяжении очень многих десятилетий. В трековых детекторах регистрация элементарных частиц сопровождается появлением наблюдаемых следов (треков), повторяющих траекторию движения элементарной частицы. Это пузырьковые и искровые камеры, ядерные эмульсии, кристаллы хлористого серебра и травимые твердотельные трековые детекторы [1-13]. Такая популярность и столь продолжительная жизнь методики трековых детекторов не случайна и обусловлена целым рядом их достоинств: уникальным пространственным разрешением, наглядностью восстановления пространственной картины взаимодействия частиц, относительной простотой и дешевизной, способностью накапливать информацию в течение длительного времени и другими достоинствами. Благодаря этим детекторам были открыты ядерные распады и новые частицы (позитрон, мюон, заряженные пионы, странные и очарованные частицы, таонное нейтрино).
Метод трековых детекторов непрерывно развивается и совершенствуется. В настоящее время трудно найти такую область науки и техники, где он бы не использовался. Это и физика высоких энергий, и физика космических лучей, реакторная физика, металлургия, геология, археология, медицина, биология, исследования метеоритов и образцов лунных пород. Трековая методика широко используется для решения целого ряда прикладных задач. Так, например, данные об энергетическом спектре нейтронов от реактора получают с помощью нейтронных дозиметров, содержащих делящиеся слои и трековые детекторы [14]. С использованием трековых детекторов получают информацию о распространении важнейших с радиологической точки зрения а-излучающих
эээ лэо лоо
природных ядер инертных газов Яп и Ып (соответственно, из распадов и и 232ТЬ), которые, диффундируя из горных пород или конструкционных материалов, попадают в атмосферу, и могут создавать опасный уровень радиации [15]. Контроль времени облучения радоном шахтеров на урановых

Рис. 1. Схема установки в эксперименте Л. Ледермана, М. Шварца и Дж. Стейнбергера [36]
На пролетном расстоянии между черенковским счетчиком и железной защитной стеной происходил распад л~-мезонов. Все частицы, кроме нейтрино, поглощались в защитной стене. Интенсивность фона адронов при этом уменьшалась примерно на 20 порядков. Взаимодействия с нейтронами и протонами регистрировались в детекторе, состоящем из набора искровых камер, между которыми располагались сцинтилляционные счетчики, регистрирующие появление заряженной частицы в детекторе. При появлении в детекторе заряженной частицы подавался импульс высокого напряжения на искровые камеры. Тип заряженной частицы (мюон или электрон) определялся по характеру искрового пробоя в искровых камерах.
+ + п у„ + р-е* + п
у^ + п -> р. УИ + П е +р
В результате этих экспериментов было показано, что при взаимодействии нейтрино, образующихся при распаде л-мезонов, с протонами и нейтронами, наблюдаются только мюоны (*), и не было обнаружено ни одного случая образования электронов или позитронов (**). А если бы