Команда физиков Томского государственного университета принимает участие в разработке программного обеспечения для описания геометрии детектора SPD – одного из ключевых элементов будущих экспериментов на коллайдере NICA (Дубна). Без этой «виртуальной стройки» невозможно смоделировать физические процессы и построить реальную установку. Исследования проводятся при поддержке мегагранта правительства РФ.
Коллайдер NICA – крупный международный проект в области физики высоких энергий, реализуемый в России на базе Объединенного института ядерных исследований и нацеленный на изучение свойства плотной барионной материи. В настоящее время ученые в разных научных центрах создают оборудование для будущих экспериментов.
– В современной физике высоких энергий путь к открытию начинается не с запуска ускорителя, а с компьютерного моделирования, – говорит научный сотрудник лаборатории анализа данных физики высоких энергий физического факультета ТГУРамдас Махманазаров.– Прежде чем столкнуть реальные частицы, ученые должны «прогнать» тысячи симуляций в цифровом пространстве. Однако для этого нужно создать идеальный цифровой двойник самого детектора – сложнейшего устройства.
Для этого исследователи создают детальный трехмерный цифровой «чертеж» объекта, описывая не только форму каждой трубки и пластины, но и материал, из которого они сделаны. Это критически важно, ведь частицы ведут себя по-разному, пролетая сквозь свинец, пластик или жидкий аргон.
Моделирование детектора – это, фактически, виртуальный научный эксперимент. Специальная программа «стреляет» виртуальными частицами в созданную модель и рассчитывает, как они будут распадаться, отклоняться и рождать новые частицы, взаимодействуя с веществом детектора. Элементы детектора SPD – объекты невероятной сложности, где любая ошибка в описании геометрии может исказить результаты эксперимента. Поэтому геометрия здесь «рисуется» с помощью программного кода.
Cотрудники лаборатории анализа данных физики высоких энергий ФФ ТГУ
Команда ТГУ взяла на себя важную задачу по разработке и поддержке специальной программной среды для описания геометрии детектора SPD, в которой и реализуется этот глобальный проект.
– Совместно с коллегами из SPD была создана модульная программная платформа SPDGeoModel. Это среда, в которой геометрия детектора SPD может быть описана согласованно, унифицированно и в соответствии с современными стандартами программирования, – объясняетРамдас Махманазаров. – Детектор находится в процессе проектирования, его конфигурация постоянно меняется, поэтому работа идет в тесном контакте с учеными и конструкторами SPD, ответственными за отдельные части детектора.
Слаженная работа ученых ТГУ с коллегами из коллаборации позволяет найти оптимальную форму будущего детектора, который в реальном эксперименте будет фиксировать траектории частиц после столкновения и даст ученым понимание того, что именно произошло в первые мгновения существования Вселенной.
Для справки:SPD (Spin Physics Detector) – специализированный детектор на коллайдере NICA (Дубна) – предназначен для изучения спиновой структуры протона и дейтрона. Участие ТГУ в разработке программного обеспечения для описания геометрии и моделирования детектора является важным вкладом в реализацию проекта мирового уровня.