Продолжается отбор студентов в лабораторию перспективных технологий для установок и экспериментов мегасайенс

Лаборатория перспективных технологий для установок и экспериментов мегасайенс ЛФИ МФТИ продолжает отбор студентов для проведения исследований. Рассказываем о семи научных направлениях. Ранее мы уже рассказали о двух научных направлениях лаборатории.

Приглашаются студенты бакалавриата, в этом году закончившие 3 или 4 курс, и студенты магистратуры. Студенты, прошедшие отбор, будут трудоустроены в лабораторию.

Для прохождения отбора необходимо отправить мотивационное письмо и CV на адрес lugovskaya@phystech.edu.

Научная работа в лаборатории позволит подготовить выпускную бакалаврскую или магистерскую работу, а в перспективе — и кандидатскую диссертацию.

Работа состоит из следующих этапов: моделирование регистрации заряженных пионов и каонов с реконструкцией треков частиц в центральной и внешней трековых системах, идентификацией пионов и каонов в детекторах по времени пролета и определение эффективности реконструкции пионов и каонов; реконструкцию треков заряженных частиц в экспериментальных данных ксенон-ядерных взаимодействий, идентификацию заряженных пионов и каонов по времени пролета в экспериментальных данных; восстановление выходов заряженных пионов и каонов в ксенон-ядерных взаимодействиях на основе экспериментальных сигналов и результатов моделирования; интерпретацию результатов и сравнение с моделями ядро-ядерных взаимодействий.

Работа состоит из следующих этапов: моделирование регистрации заряженных пионов и каонов с реконструкцией треков частиц в центральной и внешней трековых системах, идентификацией легких ядерных фрагментов в детекторах по времени пролета и определение эффективности реконструкции пионов и каонов; реконструкцию треков заряженных частиц в экспериментальных данных ксенон-ядерных взаимодействий, идентификацию легких ядерных фрагментов по времени пролета в экспериментальных данных; восстановление выходов легких ядерных фрагментов в ксенон-ядерных взаимодействиях на основе экспериментальных сигналов и результатов моделирования; интерпретацию результатов и сравнение с моделями ядро-ядерных взаимодействий.

Работа состоит из следующих этапов: моделирование регистрации заряженных продуктов распада Лямбда гиперонов (протон + pi-) с реконструкцией сигналов Лямбда гиперонов в спектре эффективных масс (протон + pi-) и определение эффективности реконструкции Лямбда гиперонов; реконструкцию треков заряженных продуктов распада Лямбда гиперонов (протон + pi-) в центральной трековой системе в экспериментальных данных ксенон-ядерных взаимодействий, реконструкцию сигналов Лямбда гиперонов в спектре эффективных масс (протон + pi-); восстановление выходов Лямбда гиперонов в ксенон-ядерных взаимодействиях на основе экспериментальных сигналов и результатов моделирования; интерпретацию результатов и сравнение с моделями ядро-ядерных взаимодействий.

Обработка и анализ экспериментальных, а зачастую и моделированных данных, являются неотъемлемой частью экспериментов на ускорительных установках. Для современных научных исследований характерно оперирование огромными объемами данных, регистрируемых в ходе высокоинтенсивных столкновений частиц в эксперименте, которые необходимо достаточно быстро обработать и своевременно получить физический результат, соответствующий поставленной цели. Современные вычислительные комплексы характеризуются гетерогенностью по программным и аппаратным ресурсам и географической распределенностью, в связи с чем в данной работе решается задача разработки и внедрения программного решения, базирующегося на современных системах обработки и управления Большими Данными, для распределенной обработки данных, получаемых на установке эксперимента. Комплексное решение поставленной задачи включает интеграцию системы распределенного запуска и управления задачами обработки Больших Данных, внедрение Каталога файлов с данными событий эксперимента, разработку сервиса автоматизации распределенной обработки потока данных эксперимента с учетом выбранных систем. Крайне желательно знание программирования на языках python, С++, основ ОС Linux.

Во время сеансов физических экспериментов важное значение для понимания регистрируемых событий имеют не только данные, собираемые с детекторов, но и записи в журналах операторами смен, описывающие текущие параметры и режимы работы различных систем и детекторов эксперимента во время сеансов и различные типы произошедших событий, а также проблемы и предпринятые действия. Для решения данной задачи разрабатывается система электронного журналирования, предоставляющая сотрудникам смен интерфейс для записи во время сеансов эксперимента данной информации, а также предназначенная для удобного просмотра, корректировки и поиска требуемой информации в журнале членами коллаборации эксперимента. Система электронного журналирования использует базу данных для хранения и работы с данными журнала эксперимента и обеспечения корректного многопользовательского доступа, согласованности, целостности данных и автоматического резервного копирования данных журнала на случай ошибок программного обеспечения или аппаратных сбоев. В рамках данной работы необходимо провести доработку реализованного прототипа интерфейса системы журналирования для внесения и предоставления другим членам эксперимента информации о режимах работы, произошедших событиях и возникших проблемах во время работы, а также расширить функциональные возможности веб-приложения и связанных с ним сервисов и систем. Для успешного выполнения работы необходимо знание PHP, веб-программирования, основ работы с базами данных.

Графическое представление и мониторинг событий столкновения частиц, регистрируемых детекторными системами, являются важной частью и применяются во всех современных, крупных физических экспериментах. Такие системы визуализации событий используются на этапе проектирования и обработки полученных данных для проверки и отладки моделей, а также алгоритмов обработки данных, для визуализации данных реконструкции и физического анализа, а также требуются для мониторинга и контроля выборочных событий эксперимента в режиме онлайн, то есть во время идущего эксперимента. В рамках работы для решения данной задачи необходимо спроектировать и разработать систему визуализации и мониторинга событий столкновения частиц физического эксперимента, которая позволяет графически отображать и управлять геометрией детекторов, модельной информацией (точками, треками частиц) и реконструированными данными (хитами, треками, сработавшими башнями калориметров) как во время, так и после сеансов эксперимента. Данная система должна обеспечивать интерактивность: повороты, масштабирование, выбор и настройку отдельных объектов. Монитор событий физического эксперимента строится согласно клиент-серверной архитектуре с возможностью просмотра членами эксперимента данных событий посредством веб-браузера. Необходимо знание современных систем веб-программирования, языка python.

Для современных физических экспериментов характерны большая длительность, высокая сложность и трудоемкость, огромная инфраструктура программного и аппаратного обеспечения, что повышает вероятность какого-либо сбоя во время работы подсистем эксперимента. Для минимизации времени реакции и восстановления различных программных и информационных систем в случае аппаратных или программных проблем важно следить за состоянием данных подсистем, что особенно критично во время проведения сеансов эксперимента. Для решения данной задачи необходима реализация сервиса мониторинга и восстановления, предназначенного для отслеживания состояния задействованных аппаратных узлов, информационных систем и других программных компонент, хранения и визуализации параметров их состояния на централизованном ресурсе, а в случае сбоев оперативного восстановления их работы. В разработке данного сервиса можно выделить два основных этапа. Первый – разработка подсистемы диагностики, которая непрерывно производит мониторинг работы аппаратных узлов, программных систем и служб эксперимента, собирает и визуализирует соответствующие статистические данные, а в случае не пройденных тестов высылает соответствующие уведомления об ошибке ответственному за систему персоналу. Второй этап – реализация подсистемы автоматизированного восстановления приведенным систем, то есть репликация и разворачивание реплицированной системы эксперимента на резервном узле в случае потери работоспособности основной. Для решения данной задачи крайне желательно знание основ баз данных и принципов репликации, языка python, рекомендуется знание программного стека InfluxDB, Grafana/Kibana, Telegraf, Prometheus.

Лаборатория создана в МФТИ совместно с ОИЯИ в рамках реализации проекта по теме «Разработка и создание современных экспериментальных станций источников импульсного или постоянного типа» (соглашение № 075−10−2021−115 от 13.10.2021 года), в целях реализации мероприятий Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 — 2027 годы, утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 г. № 287 «Об утверждении Федеральной научно-технической программы развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на 2019 — 2027 годы».

Лаборатория будет проводить фундаментальные и прикладные научные исследования в области физики, техники и технологий для установок и экспериментов мегасайенс, а также в смежных областях. Руководитель лаборатории — Темур Львович Еник, кандидат физико-математических наук.

Мы продолжим рассказывать о направлениях научной работы в лаборатории. Следите за нашими новостями в ВК и в телеграм-канале Физика микромира.