“CERN – A máquina do tempo Escola Superior de Tecnologia e de Gestão de Bragança VIII Semana das Engenharias - Dia da Eng. Informática Bragança, 27 de Abril de 2004 “CERN – A máquina do tempo Interfaces para controlo de hardware na experiência COMPASS” David Sora Centro Europeu de Pesquisa Nuclear David.Sora@cern.ch http://www.cern.ch/dsora

- Porquê o estudo das partículas? - Experiências CERN - Origem - O que é? - Porquê o estudo das partículas? - Experiências - LHC (e o projecto LCG – LHC Computing Grid) - COMPASS - LIP: “Portugal no CERN” - Sistema de Monitorização e Controlo David.Sora@cern.ch

Origem do CERN? ► 1945 - Fim da Segunda Gerra Mundial: novo espírito de cooperação internacional; ► 1949 - Proposta do Físico Louis de Broglie para a criação de um laboratório científico europeu; ► 1952 – Genebra foi a cidade escolhida para a criação provisória do “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (CERN) ► 1954 – O CERN “provisório” é dissolvido e a 29 de Setembro nasce formalmente o “European Organization for Nuclear Research” com 12 estados membros fundadores: Alemanha, Bélgica, Dinamarca, França, Grécia, Itália, Noruega, Holanda, Reino Unido, Suécia, Suiça e Jugoslávia. David.Sora@cern.ch

Origem do CERN? ► 1985 – Portugal torna-se estado membro do CERN. ► 1999 – O número de estados membro ascende a 20, com a entrada da Bulgária. David.Sora@cern.ch

O que é o CERN? ► Centro Europeu de Pesquisa Nuclear: um dos maiores laboratórios científicos do mundo; ► Onde? Junto da cidade de Genebra, sendo atravessado pela fronteira franco-suiça; ► Ciência Pura: Física de partículas; Que leis regem o funcionamento do Universo? Do que é feita a matéria? O que a mantém coesa? ► Aceleradores e Detectores; David.Sora@cern.ch

Fotografia: vista aérea do espaço ocupado pelo túnel do LHC O que é o CERN? Fotografia: vista aérea do espaço ocupado pelo túnel do LHC David.Sora@cern.ch

Esquema: vista geral da experiência LHC O que é o CERN? Esquema: vista geral da experiência LHC David.Sora@cern.ch

O que é o CERN? Detectores ALICE CMS ATLAS LHC-B David.Sora@cern.ch

O que é o CERN? Aceleradores 2007? Uma imagem virtual mostra o LHC (Large Hadron Collider accelerator) tal como deverá ser num túnel real do CERN. David.Sora@cern.ch

O que é o CERN? World Wide Web 1990 – Tim Berners-Lee (inventor da Web) Apelo à partilha automática da informação entre cientistas do mundo inteiro. Ideia: unir a tecnologia de PCs, rede de computadores e hipertexto num poderoso e simples sistema de informação. Projectos engenhosos + Protocolos + Convenções  WWW David.Sora@cern.ch

Porquê o estudo das partículas? ► Tudo, no Universo é feito a partir de um pequeno número básico de blocos chamados Partículas elementares, governados por algumas forças elementares. a) Partículas estáveis (matéria normal); b) Partículas “não-estáveis” (vivem uma fracção de segundos); - Big Bang: a) e b) coexistiram alguns instantes após o Big Bang. - Aceleradores do CERN -> “máquinas do tempo”... recriar o mesmo ambiente existente aquando da origem do Universo. Porquê? Para compreender a formação das estrelas, da terra, árvores, tudo a nossa volta e finalmente... nós próprios! David.Sora@cern.ch

Experiências Experências no CERN estao divididas em duas grande classes: ► Colisionadores (detectores em forma de cilindro); ► Alvos fixos (detectores em forma de cone); David.Sora@cern.ch

Experiências - LHC ► O que é o LHC? LHC (Large Hadron Collider) – Acelerador de partículas que irá “sondar” a matéria como nunca antes foi feito. Data prevista: 2007 Objectivo: responder a várias perguntas tais como: - “Qual a origem da massa nas partículas?” - “O que explica as diferença de massa nas partículas?” - “Existe mesmo a partícula Higgs boson?” - “Porquê o desiquilíbrio da matéria-antimatéria?” - E muitas mais… David.Sora@cern.ch

Experiências - LHC - 5 experiências irão estudar o que acontece quando os feixes de protões colidirem: (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb e TOTEM); - Dúzias de PetaBytes de informação vinda do LHC! Solução: LCG (LHC Computing Grid ). David.Sora@cern.ch

Experiências – LHC: “LHC Computing Grid” David.Sora@cern.ch

Experiências – LHC: “LHC Computing Grid” “The LHC Computing Grid (LCG) will represent the key link between the LHC detectors and nearly ten thousand scientists. “Our philosophy is to setup an open, collaborative environment where investments can be made by government, academia and industry on applied research for data-intensive Grid computing.“ by European Organization for Nuclear Research (CERN) • 2003 David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS COmmon Muon Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy Objectivo: Estudar a estrutura do Hadrão com feixes de alta energia (Hadrões e Muões) Espectroscopia  Estuda a interacção da luz, ou qualquer radiação electromagnéctica, com a matéria. 1995 – Início do Projecto 1998 – Aprovação da experiência 2000/01 – Instalação dos detectores 2002 – Run de Física (3 meses). 240 TeraBytes de dados. 2003 – Run de Física (5 meses). 260 TeraBytes de dados. 2004 – Run de Física (6 meses). David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS COmmon Muon Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas Objectivo: investigação no campo da Física Experimental de Altas Energias e da Instrumentação Associada. LIP no COMPASS: responsabilidade total do sistema de controlo dos detectores em tempo real   (DCS -- Detector Control System). Colaboradores do LIP: - Paula Bordalo; - Sérgio Ramos; - Catarina Quintans; - Maria Varanda; - João Bastos; - David Sora. David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores 2 - Server O servidor vai comunicar com os dispositivos de hardware. Caso prático: SLiC – Slow Control framework Framework para controlo de dispositivos em sistemas de controlo de detectores. Desenvolvido em C++, tira partido da filosofia das linguagens por objecto. David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores 2 - Server Permite: - Facil e flexivel integracao de dispositivos no sistema; - Solucao “nao-comercial”; - Multi-plataforma; - Servicos de comunicacao: modelo que suporta a integracao de varios mecanismos (RPC, CORBA, OPC, etc); - Servico de Logging: util no processo de debugging; - Controlo de concorrencia: permite varios acessos a um so atributo ao “mesmo tempo”. David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores 3 - Client Fron-end (interface grafica) que permite interagir de forma abstracta com os disposotivos. Desenvolvimento em PVSS. O que e PVSS? (PVSS – Process Visualization of Control System) E uma ferramenta que permite construir componentes e integra-los no mesmo sistema. David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores 3 - Client PVSS: caracteristicas: Interface Humano-Maquina (HMI); Manipulacao de alarmes; Graficos e “Archiving”; Web aware; Scripts (interpretado: linguagem ANSI-C) e APIs (compilado: C++); Multi-plataforma: Windows e Linux; - Flexivel (permite modificacoes em run-time); David.Sora@cern.ch

Experiências – COMPASS LIP: “Portugal no CERN” Controlo de Detectores 3 - Client David.Sora@cern.ch

Conclusão Benefícios na pesquisa de partículas/ciência básica: ► Contributo para a cultura; ► Descobertas: importância económica; ► Estímulo a indústria; - Informática:  WWW  Programas de Simulação  Diagnóstico de falhas ► Medicina: terapia do cancro e muito mais; ► Educação: - 300 teses de doutoramento/ano publicadas na Web baseadas no trabalho feito no CERN. David.Sora@cern.ch

Conclusão filme David.Sora@cern.ch