Сотрудники Лаборатории ПСПОД выступили с докладами на VIII совещании эксперимента SPD в Объединенном институте ядерных исследований

5-8 ноября в Лаборатории физики высоких энергий Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) состоялось VIII совещание коллаборации эксперимента SPD (Spin Physics Detector) на ускорительном комплексе NICA. Совещание проходит раз в полгода для обсуждения текущего статуса разработки компонентов и систем SPD среди участников коллаборации.

NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — один из шести проектов класса Megascience в России. Строящийся в ОИЯИ сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжелых ионов является международным мегапроектом. В столкновениях пучков тяжелых ионов будут исследоваться критические состояния ядерной материи в экстремальных условиях, возникших после Большого взрыва на ранних этапах эволюции Вселенной. Во взаимодействии поляризованных пучков протонов и дейтронов на установке SPD (Spin Physics Detector) будет изучаться спиновая структура нуклонов.

В VIII совещании эксперимента SPD приняли участие более 200 российских и зарубежных ученых. Участники выступали очно и онлайн.

Встречу открыл соруководитель коллаборации SPD, заместитель директора Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Алексей Гуськов. Он доложил о статусе и перспективах развития проекта SPD. По итогам летней сессии Программно-консультативного комитета по физике частиц было принято решение о продлении проекта на следующие пять лет, до конца 2029 года. В рамках программы поддержки мегасайенс-проекта NICA Министерством науки и высшего образования РФ в 2024 году было выделено около 60 млн рублей группам российских институтов, участвующим в создании детектора SPD. По словам руководителя коллаборации, уже в следующем году планируется начать сооружение детектора для первой стадии эксперимента. Параллельно с этим будут продолжаться научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по предварительной подготовке ко второй стадии.

После пленарного заседания участники совещания обсудили текущее состояние работ по основным подсистемам строящейся установки SPD, ее электронике и программному обеспечению. С особым вниманием была рассмотрена физическая программа исследований первого этапа эксперимента. Всего прозвучало более 70 докладов, посвященных настоящим и будущим исследованиям спиновой структуры протона и дейтрона в столкновениях при высокой светимости, созданию и оптимизации экспериментальной установки, а также развитию необходимого программного обеспечения.

5 ноября состоялось выступление членов группы аппаратной разработки Лаборатории ПСПОД, которые работают над созданием подсистемы временной синхронизации сбора данных при проведении экспериментов на установке SPD. Подсистема TSS (Time Synchronization System) обеспечит высокоточную (субнаносекундную) синхронизацию событий установки SPD при регистрации характеристик частиц после их столкновения. TSS реализуется в рамках концепции бестриггерного сбора данных с использованием протокола White Rabbit, и входит в SPD Data Acquisition System (DAQ) – систему сбора данных установки.

О текущем статусе разработки данной подсистемы рассказала Ольга Мамутова, ведущий научный сотрудник Лаборатории ПСПОД ПИШ СПбПУ, в своем докладе «Current status of TSS development. White Rabbit precision and accuracy».

Проведенные в лаборатории испытания оборудования от SyncTechnology позволили протестировать разработанную в Лаборатории ПСПОД методику калибровки устройств White Rabbit. Новая методика поможет автоматизировать длительные повторяющиеся измерения, необходимые при настройке сети TSS.

По результатам испытаний также были определены пределы точности синхронизации, достижимые с использованием оборудования SyncTechnology. Для будущей подсистемы SPD TSS будут использованы коммутаторы WRS-18A и оконечные устройства CuteWR-A7. Устройства будут задействованы как на первых этапах прототипирования системы SPD DAQ, так и в ходе штатного запуска эксперимента SPD. В экспериментах были реализованы различные варианты подключения, соответствующие целевой топологии TSS.

Доклад инженера Лаборатории ПСПОД Дмитрия Рябикова «Current status of TSS development. TSS control protocol» был посвящен разработке аппаратных узлов TSS. Они реализованы на базе ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема, англ. Field Programmable Gate Array, FPGA) и выполняют специализированный протокол синхронизации TSS.

Протоколы TSS поддерживают бестриггерный режим работы SPD DAQ и позволяют размечать данные детекторов для последующей их реконструкции и отбора интересующих событий эксперимента.

Кроссплатформенная, открытая реализация этих протоколов на базе ПЛИС обеспечит возможность гибкого развертывания сети TSS на установке SPD и долгий жизненный цикл разработанных узлов и устройств. Тщательный подход к верификации гарантирует функциональную надежность устройств, что особенно важно для такой сложной вычислительной системы, как SPD DAQ.

В 2025 году разработчики планируют запустить первый экспериментальный стенд с целью демонстрации совместной работы отделенных узлов. На каждом узле будут реализованы функции синхронизации с использованием White Rabbit и функции TSS для задания расписания разметки данных детекторов SPD.

По материалам: open-dubna.ru, indico.jinr.ru

Объединенный институт ядерных исследований (ОИЯИ) — международная межправительственная научно-исследовательская организация в наукограде Дубна Московской области. Учредителями являются 16 государств-членов ОИЯИ. Основные направления, в которых работают исследователи института — это ядерная физика, физика элементарных частиц и исследования конденсированного состояния вещества. ОИЯИ курирует работы по созданию в Дубне ускорительного комплекса NICA. Это один из шести проектов класса megascience в России. Строительство комплекса началось в 2016 году.