WiZ6

specjalne technologie. Na początku lat 90. nastąpiło polityczne ocieplenie stosunków i strategiczny aspekt tych opracowań stracił na znaczeniu, można więc było udostępnić je inżynierom pracującym dla nauki (każdy z nich musiał podpisywać klauzule poufności). I tak się złożyło, że Polacy znaleźli się w grupie najlepszych specjalistów w tej dziedzinie. Układy scalone, zaprojektowane pod kierunkiem prof. Władysława Dąbrowskiego z krakowskiej AGH (w sumie ponad 6 min torów pomiarowych), wykorzystano w precyzyjnym krzemowym detektorze torów eksperymentu ATLAS. Z czasem okazało się, że elektronika VLSI z tranzystorami o rozmiarach ułamków mikrona (której siłą napędową był rozwój komputerów osobistych i telefonów komórkowych) jest odporna na promieniowanie jonizujące „z natury rzeczy”: warstwy denków są tak cienkie, że ładunki wygenerowane przez przelatujące cząstki nie są zatrzymywane, tunelują i parametry tranzystorów się nie zmieniają. Dzięki wykorzystaniu tego efektu zbudowano do eksperymentu CMS precyzyjny detektor torów cząstek o jeszcze większych rozmiarach niż ten w ATLAS-ie.

Udział w eksperymentach

W1994 roku dyrekcja CERN-u zarekomendowała, a Rada przyjęła do realizacji, cztery projekty doświadczeń: ALICE (oddziaływania ciężkich jonów), ATLAS i CMS (fizy

ka oddziaływań proton-proton) oraz LHCb (fizyka cząstek z kwarkiem b - pięknym). Polskie grupy, wywodzące się z programu badawczo-rozwojowego, dołączyły do eksperymentów już na początku: do ATLAS-a zespoły krakowskie (IFJ PAN i AGH), kierowane przez prof. Danutę Kisielewską i prof. Piotra Małeckiego, a do CMS zespół warszawski prof. Jana Królikowskiego. W kolejnych latach grupy z Krakowa i Warszawy przyłączyły się do ALICE (zespoły profesorów Jerzego Bartkego, Jana Pluty i Teodora Sie-miarczuka) i LHCb (zespoły profesorów Bogdana Mury-na, Grzegorza Poloka i Marka Szczekowskiego).

Jak przerobić i rozesłać do zainteresowanych petabaj-ty informacji generowanych przez detektory LHC? Jeszcze pod koniec XX wieku pytanie to tak dręczyło fizyków i inżynierów, że rozważano nawet codzienne transporty lotnicze z wynikami do głównych uczestników eksperymentów LHC. Na szczęście w połowie lat 90. doszło do demonopolizacji rynku internetowego. W ostatnich latach ceny sieci spadały co roku ponad trzykrotnie przy wzroście mocy obliczeniowej procesorów około 1,8 razy. Dziś farmy pecetów - w dużych eksperymentach po około 3 tys. komputerów każda - przeglądają zarejestrowane zderzenia i oceniają ich przydatność do dalszej analizy. Dane są udostępniane zainteresowanym przez „gridową” (a więc rozproszoną geograficznie i o dynamicznych zasobach) sieć komputerową.    *2

"m

Vi \ I*

mionów z akceleratora SPS w CERN-ie. Zdobyte doświadczenia, pozwoliły na dalsze udoskonalenie algorytmu i na sprecyzowanie wymagań dla dedykowanego procesora, który miał ten ulepszony algorytm realizować.

Projekt prototypu dedykowanego procesora, nazwanego PAC (Pattern Comparator), został wykonany przez współpracujący z nami zespół z Instytutu Mikro- i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej. Był to jeden z największych obwodów scalonych całkowicie wykonanych w Polsce,

0    powierzchni krzemu około 1 cm^a. Dedykowany obwód scalony PAC został przetestowany i działał zgodnie z założeniami. Dużą niewiadomą oraz głównym źródłem niepewności związanej z wysokością kosztów produkcji był uzysk, czyli liczba obwodów, które trzeba wytworzyć, żeby otrzymać jeden działający PAC. Ostatecznie nie podjęliśmy decyzji o rozpoczęciu jego produkcji, gdyż postęp na rynku komercyjnie dostępnych programowalnych układów logicznych FP6A był tak szybki, że w 2003 roku stało się możliwe zrealizowanie za ich pomocą naszego złożonego algorytmu decyzyjnego. Po wyborze procesora zaprojektowaliśmy

1    przetestowaliśmy główne podzespoły elektroniki decyzyjnej, która składa się obecnie z około 150 płyt w 15 kasetach.

Drugim istotnym składnikiem systemu wyzwalania, zaprojektowanym przez nasz zespół, był system przesyłania informacji z detektora do odległego o 90 m holu z aparaturą elektroniczną. Rozłożone w detektorze CMS komory RPC, wykonane z płyt o dużej oporności dla mionów, mają około 200 000 kanałów odczytu. Informacja napływająca z tych kanałów musi zostać zsynchronizowana z odpowiednim punktem przecięcia wiązek w akceleratorze i przesłana do wspomnianych układów elektroniki decyzyjnej. W tym celu zbudowaliśmy system Linków Optycznych i Synchronizatorów, rozproszony na całym, mającym spore rozmiary (długość 18 m, średnica 15 m), detektorze CMS. System składa się ze stu kaset, umieszczonych na balkonach dookoła CMS. W kasetach tych znajduje się około 1300 płyt elektronicznych, które synchronizują i kompresują

• Czy to władnie w CMS-ie uda się zaobserwować higgsa? Bozon wciąż skrywa się przed badaczami, ale prof. Peter Higgs zdążył się już pojawić w detektorze.

dane napływające z RPC, a następnie przesyłają je przez około 700 łączy optycznych (z szybkością 1600 Gb/s na łącze) do zespołów elektroniki decyzyjnej, gdzie informacje są rozpakowywane. Zbudowanie tego rozproszonego, a przy tym w pełni zsynchronizowanego systemu przesyłania danych okazało się bardzo trudnym zadaniem i wymagało wielu testów na wiązkach akceleratora.

> PROF. JAN KRÓUK0WSKI pracuje w Instytucie Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskiego.

PAŹDZIERNIK 2008 WIEDZA I ŻYCIE""’

35