Uruchomiono Wielki Zderzacz Hadronów

Dzisiaj ruszyła jedna z największych inwestycji naukowych świata. Genewski Large Hadron Collider (Wielki Zderzacz Hadronów) rozpędzi wiązki protonów do prędkości bliskiej tej, z jaką porusza się światło. Specjalne detektory uchwycą moment zderzenia cząstek elementarnych, co być może pozwoli nam uzyskać odpowiedź na trapiące naukowy świat kwestie takie, jak moment powstania wszechświata (koncepcja Wielkiego Wybuchu) czy istniejąca przewaga materii nad antymaterią. W ubiegłym roku redakcja NetWorlda miała okazję zobaczyć LHC z bliska - w związku z dzisiejszym, historycznym wydarzeniem przypominamy Państwu podstawowe informacje na temat największego akceleratora cząstek.

Genewska siedziba Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych (CERN) to na mapie Europy miejsce niezwykłe. Na obrzeżach Genewy, 100 metrów pod ziemią, rozciąga się 27-kilometrowy tunel, w którym zainstalowano największy na świecie akcelerator cząsteczek. Urządzenie dostarcza ogromnych ilości danych do przetworzenia przez CERN-owskie centra, a także rozciągniętą wokół całego globu sieć grid.

Ośrodek CERN powstał w 1954 r. jako miejsce, w którego laboratoriach będzie badać się tajniki budowy wszechświata. Od tego momentu, co kilka lat uruchamiane są nowe projekty dostarczające wiedzy na temat fizyki cząsteczek i historii wszechświata z fizycznego i chemicznego punktu widzenia. W 1957 pierwszy skonstruowany w CERN-ie akcelerator-synchrocyklotron, przyspieszający cząstki do energii 600 MeV, pozwolił pierwszy raz zaobserwować rozpad cząstki na elektron i neutron.

CERN ma też ogromne znaczenie historyczne zarówno dla informatyki, jak też społeczności całego świata. To właśnie w CERN-ie w 1989 roku Tim Berners-Lee, pracując nad usprawnieniem wymiany informacji pomiędzy badaczami opracowującymi wyniki eksperymentów, stworzył język HTML, tworząc tym samym podwaliny WWW. Nikt nie podejrzewał wówczas jak, już dekadę później, wpłynie to na życie ludzi na ziemi.

Wielki Zderzacz Hadronów

Obecnie głównym projektem, nad którym pracują naukowcy z CERN-u, jest Wielki Zderzacz Hadronów (Large Hadron Collider, LHC) - akcelerator zderzających się ze sobą cząsteczek (cały projekt ma być ukończony w połowie 2008 r.). Cała infrastruktura została zbudowana w roztaczającym się wokół CERN-u 27-kilometrowym okrągłym tunelu, który cząsteczki będą pokonywały z częstotliwością 11 tys. razy na sekundę (tylko 0,1% wolniej od prędkości światła). Środowisko eksperymentu będzie odbywało się w temperaturze 2 kelwinów (a więc tylko dwa stopnie od zera bezwzględnego - będzie to z pewnością najchłodniejsze miejsce na ziemi), a przez generujące tor cząsteczek elektromagnesy popłynie prąd o natężeniu 12 tys. Amperów.

Wnętrze największego detektora kolizji cząsteczek ATLAS - jeszcze przed ukończeniem jego konstrukcji.

Wnętrze największego detektora kolizji cząsteczek ATLAS - jeszcze przed ukończeniem jego konstrukcji.

Na torze akceleratora umieszczono cztery ogromne detektory (największy ma wysokość sześciopiętrowego budynku) - ATLAS, CMS, ALICE oraz LHCb. Każdy z nich umożliwi inny rodzaj obserwacji podczas zderzeń cząsteczek. W ten sposób naukowcy chcą odtworzyć, co działo się w 10^-43 sekundy po Wielkim Wybuchu, który zapoczątkował istnienie wszechświata w obecnej formie. Mają też nadzieję, że podczas eksperymentów na LHC zostanie zaobserwowana cząstka Higgsa, która miała istnieć jedynie przez około dziesięć sekund po Wielkim Wybuchu i dać początek wszelkiej materii.

Informatyka w służbie nauki

Aby wyobrazić sobie jaki wpływ ma informatyka na możliwość przeprowadzenia podobnych eksperymentów, wystarczy podać, że LHC jest w stanie wygenerować... jeden petabajt danych na sekundę! To oczywiście ilość obecnie niemożliwa do przeniesienia przez sieć, przetworzenia i przechowania, więc inżynierowie filtrują otrzymywane informacje, finalnie generując "tylko" 15 PB danych rocznie, co i tak stanowi aż jeden procent generowanych rocznie na świecie informacji. Skala eksperymentu pokazuje jednak jak ogromną mocą musi dysponować centrum danych odpowiedzialnych za te obliczenia (w CERN-ie testowano między innymi najnowsze przełączniki HP ProCurve 8212zl, przed wprowadzeniem ich na rynek).

Tysiące serwerów w centrum obliczeniowym CERN pomaga naukowcom zrozumieć podstawy fizycznej i chemicznej budowy wszechświata.

Tysiące serwerów w centrum obliczeniowym CERN pomaga naukowcom zrozumieć podstawy fizycznej i chemicznej budowy wszechświata.

Wszystkie dane pozyskane w CERN-ie są dystrybuowane rozległą siecią optyczną 10 Gb/s do czterech ośrodków obliczeniowych na naszej planecie - od Academia Sinica w Taipei po Fermilab w Chicago. Ta sieć jest szkieletem dla projektu Worldwide LHC Computing Grid - największej na świecie naukowej sieci grid tego typu. CERN pełni rolę hubu w tym eksperymencie.

Ale bieżące zarządzanie gridem to nie jedyne wyzwanie dla działu IT w CERN-ie. W budynkach ośrodka pracuje ponad 2500 osób, a dodatkowo codziennie odwiedza je kilka tysięcy naukowców. Każdy przyjeżdża ze swoim laptopem, chcąc dostać się do Sieci. To powoduje, że w CERN-ie obecnie prowadzone są jedne z największych projektów wdrożenia sieci bezprzewodowych i zabezpieczenia ich przed zagrożeniami płynącymi zarówno z zewnątrz sieci, jak i dołączonych wewnątrz komputerów.

***

Artykuł autorstwa Krzysztofa Jakubika został opublikowany 18 października 2007 r. na łamach NetWorld Online.


Zobacz również