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圣地亚哥州立大学的教授合作,对大爆炸理论试题答案

SDSU professors at Sanford Underground 研究 Facility
bt365体育平台副教授格雷格迈克娜,左,助教金 - doang Nguyen和杰夫厄运,机械工程助理教授艾磊黄建设和运营管理访问的部门的高级讲师迈克尔twedt副教授斯蒂芬·金特铅桑福德地下研究设施。绅士和迈克娜使用先进的计算机模型来模拟氩在原型粒子探测器的运动在冲浪地下深处中微子实验。

南二达科他州立大学机械工程学教授是科学家和工程师努力的是如何形成的宇宙揪出细节组成的国际团队的一部分。

副教授斯蒂芬绅士和Greg迈克娜使用SDSU的高性能计算集群来预测如何粒子探测器中的氩循环要构造地球表面之下1英里这些粒子探测器将帮助物理学家回答有关大爆炸理论的关键问题。该探测器在接近领先桑福德地下研究设施的地下深处中微子实验的一部分。

place in SURF where detectors will be housed
对于费米实验室的长基线中微子设施/深地下中微子实验的粒子探测器将会在铅桑福德地下研究设施的这一部分。

来自32个国家1000名多名科学家正在从事的沙丘项目,由美国主持能量的费米国家加速器实验室,被称为费米实验室的部门。科学家们正在试图找出为什么宇宙是由物质而非反物质。有人怀疑,中微子,微小的亚原子粒子能够穿过物质,包括人嘴赞成此事13.8十亿年前的规模。

欧洲组织CERN,运营着世界上最大的粒子物理实验室,正在安装和测试原型探测器是沙丘科学家将用它来确保所有组件的正常工作。

原型探测器有800吨流经它们的氩气。液体氩必须保持在温度低于-186摄氏度,这大约是-303华氏度。

“当一个中微子撞击到什么东西,它散发出电子。电子寿命取决于氩(流过检测器)的杂质水平,”迈克娜说。 “应该有杂质很少在液体氩和杂质的分布应该是均匀的。”

自2016年,圣地亚哥州立大学的研究人员一直在使用先进的计算机模型,通过从费米实验室的资助,以模拟在检测氩气的运动。他们通过低温仪器和校准财团沙丘科学家合作。

“SDSU大大扩展了整体的专业知识在流体流动模拟沙丘,说:”费米实验室的埃里克·詹姆斯,技术协调员沙丘。“理解液氩的行为和发展这方面的专业知识和准确性是至关重要的,因为我们努力建设的第一个多运动-kiloton液体氩沙丘检测器“。

造型氩气流
他们的工作,迄今为止,具有氩气中的单相protodune粒子检测器流动涉及建模。 “我们在模拟探测器中的杂质分布,但protodune有几个纯度监视器来比较我们的模型结果,”迈克娜解释。因此,随着氩流过检测器的研究人员跟踪温度变化。 “如果我们对温度有令人满意的精确度,我们的模型的验证是让我们在我们的计算机模拟预测的结果杂质更好的信心,”绅士说。

“我们正在使用的科学家和工程师需要的高精确度,我们的模型中0.005摄氏度的实验测量一致。这是非常苛刻的,”迈克娜说。他描绘了他们最近的造型作品为“约少告知设计选择和更有效地验证设计是做什么的,他们认为这是干什么。” CERN已经操作所述单相检测器自2018年9月。

使用高性能计算
圣地亚哥州立大学的高性能计算集群发挥在项目中的关键作用。 “如果我们没有足够的HPC集群,我们将不能够做这项工作,期间,”绅士说。之前的2018年,一个仿真花一两个星期。 “现在我们可以测量在几天而不是几周那个时候。”

这种计算能力的提高,根特说,“我们能够从合作者的数据请求更快地转身,经常与他们的下一次每周例会。”

“我们的工作是有这种独特的国际项目的影响,”迈克娜补充。

“单相protodune探测器的模拟已经基本完成,工作好,”说绅士。他和迈克娜最近收到了他们的第三授权费米实验室继续他们的建模工作。

新项目中,研究人员将继续对单相探测器上工作,将开始模拟双相位检波器,它使用氩气作为气体和液体。 “这里面有这样的流量是不同的不同的特点,”绅士说。因此,他们将需要改变模型的几何形状和看电脑模型如何精制是在栅格尺寸,边界条件和液体和蒸气之间的界面的方面。 CERN开始在2019年8月操作原型双相位检测器。

一个研究生和一个本科生也对项目工作。塞西莉亚streff,谁对项目工作作为一个大学生,将继续在新授的硕士研究生。

“这些项目为学生提供一个机会,得到一个非常大的项目是如何工作的一个全球的角度来看,”绅士说。 “学生通过与我们的合作伙伴,并通过与沙丘社区共享的技术报告,定期召开会议取得经验的报告结果。”