Большой Адронный Коллайдер (БАК) построен, чтобы наконец-то "поймать" таинственный бозон Хиггса или "частицу Бога", как его часто называют в научно-популярной литературе. Бозон Хиггса - недостающий кирпичик в огромном здании физики элементарных частиц. Его существование давно предсказано, но поиски продолжаются не один десяток лет и до сих пор не увенчались успехом. Если БАК подтвердит существование бозона Хиггса, то можно вздохнуть с облегчением - "все, что было, было не зря". Если же его не удастся обнаружить в предсказанных условиях, это скомпрометирует всю стандартную физику элементарных частиц. Однако причем здесь компьютеры Apple? Давайте разберемся.

Брайен Кокс - физик и рок-звезда.

Браен Кокс работает в самом прохладном месте на земле. Действительно, при температуре -271 градусов по Цельсию, это место и во всей вселенной самое прохладное. «В нашей вселенной при естественных условиях самая низкая температура – это -270.45 градусов по Цельсию (2.7 градуса выше абсолютного нуля), что является температурой космического микроволнового фонового излучения» - говорит Кокс. «Это тепло, оставшееся со времен Большого Взрыва».

Кокс – специалист по физике элементарных частиц и профессор Манчестерского университета в Англии, а его «прохладный» офис располагается в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН). Там, на границе Швейцарии и Франции находится Большой Андронный Коллайдер, огромный ускоритель частиц (LHC). Это самый грандиозный научный эксперимент, когда-либо проводимый, на осуществление которого потрачены два десятилетия и почти десять миллиардов долларов. Большой Взрыв в миниатюре.

В начале 2009 года физики из ЦЕРНа попытаются воспроизвести события, произошедшие менее чем через одну миллиардную долю секунды после рождения вселенной – другими словами, они постараются воссоздать «Большой Взрыв» в миниатюре, в лабораторных условиях, разгоняя лучи протонов до огромных энергий. Целью, по словам Кокса, является наблюдение и верификация неизученных или гипотетических физических явлений – таких, как бозон Хиггса, который был впервые постулирован в 1964 году, и является единственной частицей Стандартной Модели, не обнаруженной до сих пор. Короче говоря, говорит Кокс, «наша задача – понять, из чего все сделано и как это все связано между собой».

Помимо Кокса, над проектом работают еще десять тысяч физиков. Но Кокс, кроме того, что работает в центре ЦЕРН и в Манчестере, быстро становится значительной медийной фигурой. Он обладает удивительным талантом объяснять сложные научные явления просто и занятно, его лекции охотно посещают как ученые, так и непосвященная публика по всему миру. Также он делает телевизионные и радио шоу для канала Би-Би-Си, выступает в качестве научного консультанта для голливудских студий. Физики предпочитают Mac OS X

Начиная с 2003 года, Кокс выбрал Макинтош в качестве вычислительной платформы, и неважно, над чем он работает и где находится - в исследовательской лаборатории, на презентации или на телевидении. «Если присмотреться, на конференции физиков вы скорее увидите Маки, чем что-либо другое; Я думаю, это происходит потому, что в их основе лежит UNIX, что значительно упрощает работу для всех, кто привык пользоваться UNIX в ядерной физике за последние 20 – 30 лет. Под UNIX написана большая база кода. Мы до сих пор довольно часто используем программы, написанные на языке Фортран, которые были написаны в 70е-80е гг. – и они компилируются на компьютерах Мас. Это очень удобно, чего не скажешь о Windows, где скомпилировать все старые наработки – большая головная боль".

Еще одна приятная вещь – это уровень контроля на Mac OS X, объясняет он. «Если ты много работаешь в сфере физики, в особенности ядерной, ты постоянно работаешь с командной строкой. А на Маке можно печатать команды UNIX прямо в окне терминала. Для обычных пользователей звучит как извращение, конечно, но физикам очень нравится эта опция. Так что я не могу переоценить пользу от того, что Мак основан на UNIX”.

«Портативный физик»

Еще не так давно, ученым требовалось как минимум два компьютера: один с системой UNIX, а другой – настольный или ноутбук – для общения с коллегами и такой неизбежной работы, как составление презентаций и докладов. Для таких ученых как Кокс, который активно путешествует и работает вне Манчестерской лаборатории, иметь ноутбук, который поддерживает одновременно UNIX и "обычные" приложения, по его словам, просто «идеальный вариант».

«Спросите любого физика, какой бы ноутбук они предпочли, и они скажут – машину UNIX, где есть программы типа PowerPoint или Adobe Photoshop», - говорит Кокс. «Все об этом мечтают. И все это есть в Маке».

17-дюймовый MacBook Pro – мой главный компьютер, но еще у меня есть MacBook Air, и он просто потрясающий. Это компьютер для путешественников, а я все время путешествую. Раньше было сложновато их синхронизировать, но сейчас, когда есть сервис MobileMe, все стало гораздо проще – синхронизируются календарь и адресная книга. Это очень здорово, если ты регулярно используешь два компьютера, а я именно так и делаю».

Высоковольтные презентации

Кокс использует свои MacBook Pro и MacBook Air во время выступлений перед толпами энтузиастов – и иногда в самых неожиданных местах. На предстоящее событие в Лос-Анжелесе Кокс, бывший рок-музыкант, возьмет MacBook Air для проведения презентации ЦЕРН на концерте альтернативной рок-группы Incubus. «Многие музыканты проявляют живой интерес к ядерной физике, астрономии, и вообще к тому, чем мы занимаемся в ЦЕРН» - поясняет Кокс. «Майк Эйнзайгер, гитарист этой группы, вдохновившись научными достижениями, сочинил симфонию, и я произнесу 15ти минутную речь о ЦЕРН перед тем, как они ее сыграют».

100-мегапиксельные фотографии столкновений

Исследования Кокса на LHC в основном связаны с детектором ATLAS - одним из нескольких массивных цифровых детекторов, находящихся внутри коллайдера. Его работа заключается в том, чтобы фиксировать столкновения частиц – до нескольких сотен из почти 600 миллионов, происходящих каждую секунду. «Детектор – это все равно что 100-мегапиксельная фотокамера» - поясняет Кокс.

За секунду происходит 1 миллиард столкновений, которые записываются с помощью ATLAS. Только от 10 до 100 столкновений из миллиарда потенциально интересны для исследования

Ученые надеются извлекать с помощью коллайдера около петабайта информации в месяц (1 Петабайт = 1024 Терабайта) – и это предполагает появление огромного количества «лишней» цифровой информации. Компьютерная база ЦЕРН призвана отделять цифровые зерна от плевел, помечая то, что может быть полезно и отбрасывая все остальное. «Во всем мире не наберется столько компьютерной памяти, чтобы все это записать», - говорит Кокс. Любые потенциально интересные снимки будут записаны и переданы с помощью Grid, огромной распределенной вычислительной сети компьютеров, разработанной ЦЕРН. С помощью этой сети информация, полученная в ходе экспериментов, становится доступной для ученых в любом уголке земного шара. «Следующий шаг – извлечь эту информацию и написать программы C++, где можно было бы ее обработать и попробовать найти что-то действительно стоящее. Вот здесь как раз и понадобится изобретательность» - говорит Кокс.

Если физикам требуется рассмотреть какие-то особенные столкновения, говорит Кокс, они используют запатентованные приложения визуализации для отображения графической информации. «Вы видите на экране каждый электрон, вылетающий при столкновении. И даже протон. Обычно в таких столкновениях рождаются сотни новых частиц. В принципе, происходит форменный бардак", шутит Браен Кокс. «А вы-то ищете определенные вещи, скажем, частицу Хиггса, которую никто никогда не видел. Нужно просмотреть всю информацию в компьютере, чтобы найти характеристики этих частиц».

Платформ много, Мак один

Работая на Mac, Кокс использует численные методы симуляции Монте-Карло, включая пакеты PYTHIA и HERWIG, так же как и пакеты численных методов нахождения корней. Ученые-физики из Манчестера также могут работать с полной версией приложений ЦЕРН используя VMWare Fusion или Parallels Desktop для Mac.

«Сейчас с помощью Мас мы можем запускать множество разных операционных систем» - говорит Кокс. «Это было значительным достижением, так как все чаще для запуска программ ЦЕРН мы используем Mac Pro вместо компьютеров Linux. У нас есть 10 компьютеров Mac Pro с восьмиядерными процессорами Xeon. Мы считаем, что это очень надежный, а также сравнительно недорогой способ для проведения высокоэффективных вычислений. В связи с тем, что многие в лаборатории Манчестерского университета пользуются Mac Pro, наблюдается еще один плюс этих компьютеров – они очень хорошо совместимы с МасBook» – говорит он.

В мире физики ведется множество дискуссий о том, к чему приведет эксперимент с коллайдером, общество застыло в ожидании. «Мы все еще на пути постижения тайн Вселенной», говорит Кокс. «Мы занимаемся этим потому, что понимаем, где заканчивается наше знание. Вы не можете просто расписать на бумаге, как устроена Вселенная. Это делается не так. Здесь нужно еще и проверять. На самом-то деле, наука – очень простая вещь – вы предполагаете что-то, а потом смотрите, насколько верны были ваши догадки».

Оригинальная статья http://subscribe.ru/archive/comp.hard.mactimes/200901/31101542.html

Серия сообщений "Физика/астрономия":
Часть 1 - Brian Edward Cox (Брайан Кокс)
Часть 2 - MacTimes: новости мира Apple Macintosh (Брайен Кокс, БАК)
Часть 3 - Большой взрыв (перевод лекции Брайана Кокса)
Часть 4 - Что не так пошло на Большом Адронном Коллайдере (Брайан Кокс)
Часть 5 - Как "построить звезду" на Земле (лекция Брайана Кокса)
Часть 6 - Ученые обнародовали модель столкновения галактик
Часть 7 - Физикам удалось задержать антиматерию на целых 16 минут