• Здравствуй, …опа - новый год!

  • О нем… о хобби

  • Все, наверное, уже слышали про многострадальный БАК (большой адронный коллайдер), который все никак не могут запустить (на этот раз из-за пыли, попавшей в ускорительный тракт), но, видимо, этот чудесный день вскоре наступит. Простой обыватель вряд-ли задумывается о том, как вообще устроен БАК. Единственное, что будоражит его сознание - это неоспоримый факт конца света, который обязательно наступит, как только физики начнут свои эксперименты. На этот счет уже появился анекдот о том, что у физиков есть традиция - раз в 5 миллиардов лет запускать БАК. Но сейчас не об этом.

    Если изъясняться предельно понятно, то БАК нужно представлять в виде огромной кольцевой трубы, которая залегает под землями Франции и Швейцарии. По этому кольцу с огромной скоростью будут летать ионы (тяжёлые и не очень). Само кольцо, подобно часовому циферблату, делится на сектора, каждый из которых отдается в распоряжение какому-нибудь эксперименту. В определенном месте трубы (скажем на 5ти часах, если следовать аналогии с циферблатом), располагается огромное количество детекторов для регистрации рождающихся частиц. В этом месте встречные пучки ионов принудительно сводятся и "сталкиваются" друг с другом. В этой перегретой высокоэнергетичной каше образоваться может всё что угодно. Регистрирующая аппаратура следит за тем, что летит из точки взаимодействия. Чтобы в дальнейшем произвести тщательную обработку полученных данных. Каждый из таких экспериментов состоит из невероятного числа элементов, размеры самых скромных установок сопоставимы с пятиэтажными домами. Справедливо возникает вопрос, а как вообще это все может работать? В свое время лаборатория, в которой трудился и я, занималась разработкой одного детектора годами, включая длительный процесс отладки и настройки. Поэтому, если бы мне тогда рассказали про 5ти этажные дома, напичканные электронной регистрирующей аппаратурой, я бы просто сказал, что люди, которые решились на создание данного эксперимента не в своём уме. Как может стабильно работать такое огромное количество (а это не тысячи, а миллионы) устройств? Чтобы разобраться в этом, нужно обратиться к историческому аспекту развития технологий в общем.

    30ые годы прошлого века. Корейская авиация начинает активно заниматься усовершенствованием самолётов, переводить их на электронику. На эти цели было потрачено огромное количество денег и усилий. В итоге, были созданы первые самолёты, в которых аналог уступил электронике. Непонятным оставалось только одно, почему они падают один за одним, почему нет стабильности в работе, которая казалось бы должна автоматически придти с применением новейших электронных устройств. Аналогичный казус испытала и компьютерная область на заре своего развития. Вы никогда не задумывались о том, как тот ящик, что стоит у вас на столе работает без сбоев (ну или почти без сбоев) годами? Дело вот в чем. Базовым элементом многих электросхем является простейший транзистор. Стабильность работы транзистора сама по себе не может вызывать недоверия, ведь типичная величина вероятности его отказа составляет 10 в минус 5 степени. А теперь подумайте, сколько транзисторов в вашем компьютере? Тысячи или десятки тысяч? Становится ясным, почему потерепела фиаско корейская авиация, почему первые компьютеры занимали три комнаты и всё равно работали нестабильно. Из миллиона транзисторов, каждый из которых откажет в работе с вероятностью 10 в минус 5, какой-нибудь в момент, когда включены они все, откажет точно. Долго не могли понять как бороться с данной проблемой. Она была решена в самом деле просто и элегантно, с развитием технологий производства. Представьте себе ваш миллион транзисторов, которые делаются не поштучно, а в одном цикле, в одной, так сказать, упаковке. Такая микросхема будет обладать вероятностью отказа 10 в минус 5 степени, но вы будете иметь сразу ваш миллион, готовый к стабильной работе.

    Те же принципы, по всей видимости, реализованы и на БАК. Стоит привести хотя бы один пример. Вот вам говорят кольцевая труба огромной длины. Неужели вы думаете, что кто-то в состоянии изготовить подобную трубу целиком, а не по отдельным частям. Конечно нет. Во времена развития ускорительной техники, части трубы соединяли заклёпками и это казалось вполне разумным. Но как только по трубе пускали пучок, в месте соединения участков трубы регистрировалось огромное количество рассеянных назад частиц. Пучок как будто встречал на своем пути стену, которая не пропускала его дальше. Оказалось, что в месте крепления труб, прочное крепление внахлёст всё равно стравливало. Пучок рассеивался на остаточном газе. От заклепок, конечно, давно уже отказались. Теперь участки труб сваривают. Но и это, конечно, не простая грубая сварка. Не знаю, на сколько этапов она делится, но одно могу сказать точно, после такой сварки два участка трубы можно считать одним целым, так, как будто и никогда не было никакого разделения.

    С уверенностью можно говорить о том, что такой огромный комплекс как БАК, есть по истине ювелирная работа, от начала и до конца, которая ведется на пике развития многих научных и производственных отраслей. Это в своем роде тот случай, когда наука, какой бы бесполезной сейчас она не казалась многим, косвенно влияет на прогресс во многих областях человеческого знания. В любом случае, у вас всегда есть ваш компьютер, который теперь занимает треть вашего стола, чтобы в этом убедиться.


  • Здравствуй, …опа - новый год!

  • О нем… о хобби