Test4Theory / LHC@home2.0

Vous avez toujours voulu smasher un atome virtuel ?

Test4Theory @ Home permet aux utilisateurs de participer à des simulations de fonctionnement de la physique des particules de haute énergie à partir de leurs ordinateurs personnels. Les résultats sont soumis à une base de données centrale (ce site) qui est utilisée comme une ressource commune par les deux scientifiques expérimentales et théoriques de travail sur le grand collisionneur de hadrons du CERN. Heureusement, les explications ci-dessous peuvent aider à donner une idée des raisons pour lesquelles les ressources informatiques mises à disposition par les bénévoles de cette manière peuvent être cruciales pour l'amélioration de notre compréhension de ce qui se passe réellement à l'intérieur du tube de faisceau du LHC, ...

Skands Dr Peter ( CERN Division de physique théorique , janvier 2011)

Simulations Physique des Hautes Energies

Des simulations sur ordinateur de l'énergie des particules de hautes collisions de fournir un cadre théorique de référence détaillée pour les mesures effectuées dans les accélérateurs comme le grand collisionneur de hadrons (LHC), contre lequel des modèles connus et «nouveaux» de la physique peuvent être testés, en baisse au niveau des particules .

En recherchant des différences entre les simulations et les données, nous sommes à la recherche de tout signe de désaccord entre les théories actuelles et de l'univers physique. En fin de compte, un tel désaccord pourrait nous mener à la découverte de nouveaux phénomènes, qui peuvent être associés à de nouveaux principes fondamentaux de la nature.

Moins spectaculaires écarts aussi nous guider vers la description précise possible la plupart du «modèle standard» et de ses phénomènes - d'affiner les simulations de la physique des lois connues, en pointant sur les zones où les simulations actuelles réussir et où ils échouent.


Comment savez-vous que c'est nouveau ?     

Résolution de particules dynamiques multi en théorie quantique des champs relativistes est - presque - aussi dur que la construction des accélérateurs et des expériences qui exécutent les collisions dans le monde réel. Faire une petite partie d'un tel calcul peut être le sujet d'une thèse entière pour un élève doué - et de faire un calcul complet comporte habituellement un effort de plusieurs années par une collaboration de nombreux théoriques physiciens des hautes énergies à travailler ensemble. Calculs sophistiqués exigent aussi généralement d'énormes ressources informatiques, par exemple pour sonder n'importe où près d'un nombre raisonnable du quantum nombreux histoires infiniment qui peuvent contribuer à chacun des «événements».

Le plus souvent, donc, les différences observées entre nous poignent - non pas à un échec de la théorie elle-même - mais à un problème avec notre capacité de modéliser tous les aspects de celui-ci avec la précision extrêmement élevée possible par le faisceau intense et des détecteurs sensibles qui sont utilisés pour faire le monde réel des mesures à laquelle ces calculs sont comparés.

Il est donc crucial de pouvoir faire la distinction entre la rupture d'un modèle d'une théorie physique, et l'effondrement de la théorie derrière elle. Nous sommes à la recherche de trois sources possibles de divergence:

Types d'anomalies:

1. Tuning: Une anomalie est constatée, mais le même modèle peut encore être fait pour décrire toutes les données disponibles par un réajustement de ses  paramètres. Ainsi, alors que pas un phénomène nouveau a été découvert, le modèle a été mieux contraint, et les contraintes seront pris en compte l'amélioration des tests à venir du même modèle.

2. Modélisation: Un écart est constaté qu'aucun jeu de paramètres du modèle n’est capable de décrire. Un phénomène qui n'est pas inclus dans le modèle a été (re) découvert. Une analyse minutieuse des approximations utilisées dans le modèle doivent alors être mises à profit pour déterminer si le modèle pourrait être amélioré en y incluant des pièces précédemment ignorées de la théorie sous-jacente même, ou ...

3. Eureka: Un écart qui se trouve en contradiction fondamentale avec la théorie sous-jacente. Dans ce cas, un nouveau phénomène véritablement de la nature a été découverte, dont l'origine doit alors de nouveaux essais et de théorisation.


Qu'est-ce que c’est ?     

Il vient tout bas à l'exactitude. Dès qu'une anomalie est trouvée, la première question est centrale: il est à l'intérieur ou l'extérieur, l'incertitude admise par l'inexactitude du calcul? Devons-nous construire un ordinateur meilleur modèle? Ou avons-nous besoin d'une meilleure théorie de la physique? Et le cycle se répète: l'amélioration des modèles de nouveau besoin d'être testé, contraint, contrôlé par les feux de tests empiriques, et finalement brisés et jetée à céder la place à encore plus de descriptions détaillées de la nature.

La précision réalisable dépend à la fois la complexité de la simulation elle-même, entraînée par le développement et la mise en œuvre de nouvelles idées théoriques, mais cela dépend aussi de manière cruciale sur les contraintes sur les paramètres libres du modèle. Utilisation de données existantes pour contraindre celui-ci est dénommée «tuning». C'est là que le BOINC -fondé du projet @ Home Test4Theory entre en jeu.


Le problème des ressources     

La mise au point de simulations de physique des particules pour fournir la meilleure description possible de toutes les données expérimentales disponibles peut être extrêmement forte intensité de calcul. Cela est dû à l'ensemble de données variées et grandes entreprises qui sont déjà disponibles à partir d'expériences antérieures et collisionneur les statistiques élevées requises pour bien explorer les queues des distributions. Plus d'une excitante, toutefois, de nouvelles données à partir des mesures réalisées au LHC est continuellement ajouté à ces ensembles, avec les publications de données expérimentales définit maintenant ajouter des morceaux de nouvelles connaissances sur une base quasi hebdomadaire.

Pour affiner les modèles, les calculs doivent donc être continuellement soumis à une batterie de tests par rapport aux données mesurées, des centaines de combinaisons différentes des observables physiques, des énergies de faisceau, et les paramètres du générateur.

Le processus est très adapté au calcul distribué, car il ne fait que l'utilisation des données publiées et puisque chaque «run» peut être arbitrairement divisée, à la génération d'un événement de collision unique.


Le projet d'accueil Test4Theory@Home

Stage One

La première étape de ce projet est de permettre aux amateurs dans toutes les régions du monde pour contribuer à l'élaboration des références les plus précises possible pour la théorie des mesures collisionneur en faisant don de temps de calcul à l'exécution de simulations collisionneur des fins de réglage. Les résultats de ces pistes sont utilisés pour générer des dizaines de milliers de parcelles qui peuvent être trouvés sur le reste de ces pages web, où les scientifiques utilisent sur une base quotidienne afin de comparer différents modèles de la physique sous-jacente à l'autre - et les données .

Alpha Phase 1

Alpha-test du système interne au CERN est prévu pour la mi-octobre 2010.

Beta étape 1

Bêta-test public commencera dès que les tests alpha sont complètement digérés et certains problèmes de sécurité avec le système BOINC ont été réglés. Un appel public pour la dénomination du projet sera également mis, à cet égard.


Deuxième étape: Visualisation 

Dans une deuxième étape du projet, qui sera élaboré, après le test bêta de la première est terminé, nous visons à donner aux utilisateurs à la maison une visualisation plus directe de ce qui est calculé sur leurs ordinateurs, couplés avec plus d'explications sur ces pages web, décrivant les distributions et les paramètres qui sont utilisés par les experts pour faire le réglage.


Troisième étape: Interaction

Enfin, la troisième phase du projet s'appuiera sur les deux premiers et est envisagé de combiner les accueils affiche à des explications des parcelles et des paramètres pour permettre aux utilisateurs à la maison pour interactive se joindre aux efforts de réglage avec les experts eux-mêmes et peut-être trouver la théorie du modèle le mieux pour décrire un ensemble de données collisionneur ou aider à explorer et à documenter les variations modèles intéressant pour estimer les incertitudes sur les modèles qui en résultent.


Comment puis-je participer ?     

Dès que le test alpha est terminé, nous allons afficher des instructions ici sur la façon de participer à la première version bêta publique tests.

Pour plus d'infos sur le projet, il y a aussi ce lien : http://lhcathome2.cern.ch/test4theory/

Sous Windows, Linux et Mac OS X :
a) installer la derniere version stable de Virtualbox sur le site officiel
b) se rattacher au projet sous BOINC.

c) sous Mac OS X se rendre sur le site du projet pour télécharger et installer le script spécifique permettant à l'application boinc de lancer la machine virtuelle VirtualBox. Ce ne sera bientôt plus nécessaire avec la nouvelle application T4T (actuellement en béta).

L'unité du projet télécharger l'image d'une machine virtuelle du CERN qui elle même télécharge automatiquement des unités de calculs. L'unité Boinc dure 24h.

Pour Linux privilégier la version Boinc sh téléchargeable sur le site de berkeley plutôt que celle des dépots (à confirmer par le monde linux). Pour les systemes 64b, ne pas oublier d'installer ia32-libs