Columbia Üniversitesi mühendisleri, CERN’in alışılmadık derecede sert ortamından kurtulabilecek “aşırı” bir çip icat ettiler Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) sırasında yüksek enerjili Temel keşfeden deneyler Evren Hakkında SorularLHC’nin 2012 tarihli daha önce teorik Higgs bozonunun keşfi.
Ticari olarak yapılan bilgisayar çip tasarımlarının aksine, genellikle Radyasyonun Bombardımanı Karşıtken yayılırken, ışık neredeyse hızlı parçacıklar, milyarlarca dolarlık, 17 mil uzunluğundaki tesiste çarpışacak şekilde koaksil edilir. Türünün tek örneği Columbia Chip, tesisin en sert deneyleri sırasında veri ve mantık bütünlüğünü koruyabilir.
Extreme Chip’in yaratılmasının arkasındaki ekip, bu ortamda hayatta kalabilecek sağlamlaştırılmış bir işlemci eklemenin daha önce kullanılamayan yollar açabileceğini söyledi. fizikçiler için araştırma Çok oluşturan en küçük parçacıkların doğasını araştırmak Evrenin Kumaşı.
“LHC ile yapılan bir sonraki keşifler bir Columbia Chip tarafından tetiklenecek ve diğeri tarafından ölçülecek,” açıklanmış Peter Kinget, Columbia Mühendislik Elektrik Mühendisliği Profesörü ve ekibin çalışmalarını detaylandıran çalışmanın baş yazarı.
Bilimsel deneyler genellikle özel araçlar, sensörler, ortamlar ve diğer benzersiz ekipman parçaları gerektirdiğinden, araştırmacıların genellikle ihtiyaçlarını karşılamak için daha yaygın olan bileşenleri uyarlamaları gerekmektedir. Daha aşırı durumlarda, mühendisler özelleştirilmiş, ısmarlama araçlar ve bileşenler üretmeye bile zorlanmaktadır.
Kinget’e göre, pazar bir parçacık süper collider’da hayatta kalabilen sağlamlaştırılmış işlemciler için pazar kadar küçük olduğunda, bir bilgisayar çipi kadar yaygın olarak mevcut olan bir bileşen bile bu kadar çeşitli stillerde bulunmayabilir.
Profesör, “Sanayi çabayı haklı çıkaramadı” dedi. “Yani, akademi içeri girmek zorunda kaldı.”
En yüksek enerjili deneyler için ekip, LHC parçacık çarpışmaları sırasında üretilen elektrik sinyallerini yakalamayı ve bunları ölçülebilen ve analiz edilebilecek dijital sinyallere dönüştürmeyi amaçladı. Bunu başarmak için, analog-dijital dönüştürücüler veya ADC’ler olarak bilinen bir cihaz kategorisini araştırdılar. Tesisin Atlas dedektöründe, bu elektrik darbeleri şu anda ultra soğuk argon gazı ile dolu büyük bir KDV kullanan bir sıvı argon kalorimetre ile ölçülür. Pahalı ve karmaşık çalışmasına rağmen, kalorimetre, çarpıcının aşırı ortamında her bir parçacık çarpışmasının elektronik izini yakalamanın tek yoludur.
Daha ucuz ve daha basit bir alternatif olarak radyasyona dirençli bir aşırı çip tasarlamayı umarak ekip, hangilerinin radyasyona daha dirençli olduğunu belirlemek için hazır, ticari olarak temin edilebilen ADC’leri test ederek başladı. Teksas Üniversitesi’nde lisans olduğu için proje üzerinde çalışan bir Columbia mühendisliği doktora öğrencisi olan Rui (Ray) Xu, bu gibi koşullar altında LHC’de bir çarpışma sırasında yaşayabileceğini, radyasyonun çok yoğun olduğunu ve endüstriyel seçeneklerin “sadece öldüğünü” söyledi.
Xu, “İşe yarayan bir şey istiyorsak, kendimiz tasarlamamız gerektiğini fark ettik” dedi.
Sıfırdan tamamen yeni üretim yöntemleri yaratmanın maliyeti ve lojistik komplikasyonları nedeniyle, Columbia ekibi CERN tarafından daha önce doğrulanmış olan ticari olarak kanıtlanmış süreçlerle kalmayı seçti. Daha sonra, radyasyon hasarını en aza indirmek için iç mimarisinin düzenini kullanarak aşırı ortam çiplerinin düzenini tasarladılar. Ekip ayrıca, gerçek zamanlı olarak hataları otomatik olarak algılamak ve düzeltmek için tasarlanmış dahili dijital sistemlerle radyasyon korumalı çipi tamamladı
Ekibin açıklamasına göre, kanıtlanmış süreçlerin ve “yenilikçi devre seviyesi” üretim tekniklerinin birleşimi, en azından önümüzdeki on yıl boyunca “LHC’de alışılmadık derecede şiddetli koşullara” dayanabilen benzersiz bir aşırı ortam çipiyle sonuçlandı.
Son zamanlarda son testlerini geçtikten sonra, yeni tasarlanmış veri toplama çipi, bir sonraki yükseltme sırasında LHC’ye kurulacak ve Temmuz 2026’da başlayacak ve bir kez kurulduktan sonra kurulacak. Ekip, çarpışma sinyallerini tam olarak dijitalleştirme yeteneğinin, fizikçilerin daha önce ulaşılamayan ölçeklerde gerçeklik kumaşını keşfetmesini sağlayacağını söyledi. Aşırı çipi kullanan deneyler, zor Higgs bozonunun esrarengiz doğasını ve farklı disiplinlerdeki araştırmacılar tarafından kullanılan bilimin en temel yönlerini içeren diğer atom altı parçacıklarının daha fazla keşfetme çabalarını içerebilir.
Xu, “Bir mühendis olarak temel bilime bu kadar katkıda bulunma fırsatı, bu projeyi özel kılan şeydir” dedi.
Columbia Üniversitesi Fizik Profesörü ve Columbia ekibinin lideri olan John Parsons, LHC’nin büyük enstrümanlarında çalışan Atlas dedektöründen biri olan Columbia ekibinin lideri John Parsons, “Fizikçiler ve mühendisler arasındaki işbirliklerinin bu tür (ler), evren hakkında temel soruları keşfetme yeteneğimizi geliştirmek için çok önemlidir” diye ekledi.
Çalışma “Atlas Sıvı Argon Kalorimetre Okuma için Radyasyon Sabit 8 Bit 15 Bit 40 MSPS ADC” IEEE Katı Hal Devreleri Topluluğu Açık Dergisi.
Christopher Plain, Debrief’te bir bilim kurgu ve fantezi romancı ve baş bilimi yazarıdır. Onu takip edin ve onunla bağlantı kur X– Kitapları hakkında bilgi edinin plainfiction.comveya doğrudan ona e -posta gönderin [email protected].
