Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Цыбышев Дмитрий Евгеньевич Россия
Номер договора
074-02-2018-325
Период реализации проекта
2018-2020
16
Количество специалистов
128
научных публикаций
2
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Деятельность ученых лаборатории направлена на анализ данных экспериментов на Большом Адронном Коллайдере. Цель исследований заключается в изучении фундаментальных симметрий в Стандартной Модели элементарных частиц во встречных столкновениях протонов, включая обнаружение распадов бозонов Хиггса на фермионы, рассеяние калибровочных бозонов, а так же поиски новой физики, выходящей за рамки описания Стандартной Модели.

Название проекта: Экспериментальные исследования фундаментальных симметрий в Стандартной модели на большом адронном коллайдере

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований:

  • Экспериментальный поиск распадов бозона Хиггса в фермионы с использованием машинного обучения и глубоких нейронных сетей и исследования свойств бозона Хиггса на большом адронном коллайдере
  • Экспериментальные исследования нарушения электрослабой симметрии в рассеянии калибровочных бозонов на большом адронном коллайдере
  • Разработка и модернизация приборов и установок для работы большого адронного коллайдера в режиме повышенной светимости
  • Совершенствование методов реконструкции и анализа данных в экспериментах на большом адронном коллайдере

Цель проекта:

  • Создание в Томском государственном университете лаборатории (центра) анализа данных экспериментов на большом адронном коллайдере, оснащенной современными компьютерно-аппаратными ресурсами, и разработка специализированного программного обеспечения с учетом требований экспериментов на большом адронном коллайдере
  • Изучение фундаментальных симметрий в Стандартной модели элементарных частиц во встречных столкновениях протонов, включая обнаружение распадов бозонов Хиггса на фермионы, рассеяние калибровочных бозонов, а также поиски новой физики, выходящей за рамки описания Стандартной модели

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Произведен сбор, калибровка, реконструкция и итоговый анализ детекторных данных эксперимента на большом адронном коллайдере.
  • Обнаружен бозон Хиггса в основном канале распада на два боттом-кварка. Открытие данного канала распада имеет огромное значение для подтверждения Cтандартной модели физики элементарных частиц и дает значительный импульс для продолжения исследований.
  • Проведены исследования по поиску распада бозона Хиггса на два мюона. Данный канал имеет очень маленькую относительную ширину распада и недоступен для наблюдения из-за статистически малой выборки. Тем не менее полученный верхний предел на сечение рассеяния, помноженный на коэффициент распада, приближается к значению, предсказанному в Стандартной модели.

Внедрение результатов исследования:

  • Создана электроника для тестирования микросхем VMM3 и разработаны методики по их комплексной проверке для новых детекторов. Помимо этого, группа в эксперименте ATLAS отвечает за эксплуатацию катодно-стриповых детекторов мюонного спектрометра ATLAS.

  • Разработано специализированное ПО, обеспечивающее устойчивую и безошибочную запись калибровочных констант всех каналов VMM в базы данных, включая необходимые инструменты по валидации и анализу сохраненных данных.

  • Разработан графический и веб-интерфейсы, одновременно обеспечивающие безопасность сетевых ресурсов. Полученные результаты и накопленный опыт могут найти применение в современной микроэлектронике при создании и тестировании новых электронных систем.

  • Разрабатываемые на базе лаборатории алгоритмы и методы анализа больших данных весьма востребованы в высокотехнологичных прикладных областях исследований, таких как материаловедение, современный инженерный анализ (CAD/CAE-систем) для поддержки проектных разработок и информационно-вычислительные системы, оперирующие с большими и сверхбольшими объемами данных.

Образование и переподготовка кадров:

  • Приняты в штат сотрудников лаборатории 3 студента и 3 аспиранта для выполнения квалификационных работ по тематике проекта под руководством ведущего ученого и членов научного коллектива лаборатории.

  • Открыта магистратура по направлению «Физика элементарных частиц», цель которой – подготовка специалистов для работы в крупных исследовательских проектах мирового уровня, в том числе в экспериментах Европейского центра ядерных исследований (ЦЕРН) в Швейцарии и Объединенном институте ядерных исследований в Дубне (Россия). Магистрантов будут обучать анализу данных, полученных в ходе сложнейших физических экспериментов.

  • Проведены серии лекций по экспериментальной физике высоких энергий в рамках подготовки студентов, аспирантов, молодых сотрудников к работе над анализом данных ATLAS, имитирующих процессы, сопровождающие прохождение заряженных частиц в детекторе ATLAS, и их визуализации, изучая технологии детектирования ионизирующего излучения ATLAS в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН).

  • Проведены научные семинары с участием приглашенных ученых, а также сотрудников научных и образовательных организаций Томска.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Разработана концепция вычислительного кластера в конфигурации соответствующей требованиям количества данных, набираемых в эксперименте ATLAS на встречных столкновениях протонов, скорости их обработки, а также генерирования данных методом Монте-Карло. Согласно разработанной концепции вычислительного кластера, в 2018 году произведены инсталляция и ввод в эксплуатацию первой очереди вычислительного кластера в объеме 30% от расчетной мощности. В качестве системы кэширования данных сконфигурирован программный пакет Squid, реализующий функцию кэширующего прокси-сервера для протоколов HTTP, FTP, HTTPS. Данный пакет обеспечивает совместимость с большинством важнейших протоколов сети Интернет, а также с большинством существующих ныне и широко используемых операционных систем.

  • Томским государственным университетом предоставлен доступ к компьютерному кластеру SKIF-Cyberia ТГУ, связанному с Курчатовским институтом и Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН). Лаборатория имеет прямое подключение к ресурсам вычислительного центра ТГУ через университетскую локальную сеть с межсоединением 40 Гбит/с.

  • В ближайшие годы вычислительные возможности лаборатории вырастут, инженерная инфраструктура уже сейчас готова к размещению до 10 PB пространства для хранения и 100 терафлопс производительности.

Другие результаты:

Модернизированы алгоритмы исследования свойств бозона Хиггса. Предложенный новый подход с использованием технологии контейнеров Docker позволил гарантировать воспроизводимость результатов, получаемых на основе алгоритмов машинного обучения. По рекомендации координаторов форума машинного обучения ATLAS, разработанным материалам предоставлен официальный статус Tutorials, и в настоящее время они находятся в открытом доступе с целью привлечения физиков к использованию новейших инструментов анализа данных. Tutorials знакомят физиков ATLAS с имплементацией алгоритма TMVA на основе алгоритма AdaBoost из популярной библиотеки машинного обучения SCIKIT_LEARN, а также с применением более современного и производительного алгоритма XGBoost, Продемонстрирован потенциал новейших методов машинного обучения для повышения значимости открытий распадов Хиггса.

Сотрудничество:

  • Брукхейвенская национальная лаборатория (США): совместные исследования и научные публикации

  • Организация по изучению высокоэнергетических ускорителей «KEK» (Япония): совместные исследования, научные мероприятия, научные публикации

  • Объединенный институт ядерных исследований (Россия): совместные исследования, научные мероприятия, совместные программы обучения, академические обмены, научные публикации


Скрыть Показать полностью
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Combination of the Searches for Pair-Produced Vectorlike Partners of the Third-Generation Quarks at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review Letters 121(21): 211801 (2018).
Khodinov A., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Search for Resonant and Nonresonant Higgs Boson Pair Production in the b b τ+τ- Decay Channel in pp Collisions at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review Letters 121(19): 191801 (2018).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Observation of Higgs Boson Production in Association with a Top Quark Pair at the LHC with the ATLAS Detector. Physics Letters B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics 784: 173–191 (2018).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Measurements of Gluon–Gluon Fusion and Vector-Boson Fusion Higgs Boson Production Cross-Sections in the H → WW⁎ → eνμν Decay Channel in pp Collisions at √s=13TeV with the ATLAS Detector. Physics Letters B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics 789: 508–529 (2019).
Khodinov A., Parida B., Tsybychev D., Vaniachine A. et al.
Combination of Searches for Heavy Resonances Decaying into Bosonic and Leptonic Final States Using 36 fb-1 of Proton-Proton Collision Data at s =13 TeV with the ATLAS Detector. Physical Review D 98(5): 052008 (2018).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Современная гидродинамика

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Физика

Черноголовка

Фалькович Григорий Евсеевич

Израиль, Россия

2019-2021

Лаборатория химической физики f-элементов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова"

Физика

Москва

Квашнина Кристина Олеговна

Франция, Россия

2019-2021

Лаборатория квантовой и нелинейной оптики сильно локализованных полей

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук»

Физика

Нижний Новгород

Лойхс Герхард

Германия

2018-2020