1753797067
2025-07-29 13:10:00
Эти столкновения дают огромное количество данных – и достаточно радиации, чтобы карабкаться по битам и логике практически любой части электронного оборудования.
«Индустрия просто не могла оправдать эти усилия, поэтому академия пришлось вмешаться», – по словам Питера Кингет, профессора электротехники Бернарда Дж. Лехнера в Колумбийской инженерии. «Следующие открытия, сделанные с LHC, будут вызваны одним чипом Columbia и измерены другим».
«Такое совместное сотрудничество между физиками и инженерами очень важно для продвижения нашей способности изучать фундаментальные вопросы о вселенной», – по словам Джона Парсонса, профессора физики в Колумбийском университете и лидера команды Колумбии, работающего над детектором Атласа, одного из массовых инструментов LHC. «Разработка современных инструментов имеет решающее значение для нашего успеха».
Цепи, которые сопротивляются радиации
«Мы проверили стандартные коммерческие компоненты, и они только что умерли. Радиация была слишком интенсивной», – говорит Руи (Рэй) Сюй, аспирант Колумбии, который работал над проектом с тех пор, как он был бакалавриатом в Техасском университете. «Мы поняли, что если бы мы хотели что -то сработало, нам придется проектировать его сами».
Проектирование надежности «высокой точки зрения»
Вместо того, чтобы создавать совершенно новые методы производства, команда использовала коммерческие полупроводниковые процессы, подтвержденные CERN для радиационного сопротивления и применения инновационных методов уровня цепи. Они тщательно выбрали и размер компонентов и организовали схемы архитектуры и макеты, чтобы минимизировать радиационное повреждение и создавали цифровые системы, которые автоматически обнаруживают и исправляют ошибки в режиме реального времени. Их полученный дизайн достаточно устойчив, чтобы противостоять необычайно тяжелым условиям в LHC более десяти лет.
Ожидается, что две заправленные Columbia ADC-чипы будут интегрированы в модернизированную электронику эксперимента Atlas. Первый, называемый Trigger ADC, уже работает в CERN. Этот чип, первоначально описанный в 2017 году и подтвержденный в 2022 году, позволяет системе триггеров фильтровать около миллиарда столкновений каждую секунду и мгновенно выбирать только самые научно многообещающие события для записи. Он служит цифровым привратником, решающим, что заслуживает более глубокого расследования.
Второй чип, ADC сбора данных, недавно сдал свои окончательные тесты и в настоящее время находится в полном производстве. Чип, который был описан в бумаге IEEE в начале этого года, будет установлен как часть следующего обновления LHC. Это очень точно оцифровывает выбранные сигналы, что позволит физикам исследовать такие явления, как бозон Хиггса, чье открытие в CERN попало в заголовки газет в 2012 году и привело к Нобелевской премии по физике в 2013 году, но чьи точные свойства по -прежнему держат загадки.
Оба чипа представляют собой тип прямого сотрудничества между основными физиками и инженерами.
«Возможность как инженера внести свой вклад непосредственно в фундаментальную науку – это то, что делает этот проект особенным», – сказал Сюй.
Это также создало возможности для сотрудничества в нескольких учреждениях. Чипсы были разработаны инженерами -электриками в Колумбии и в Техасском университете в Остине, в тесном сотрудничестве с физиками в лаборатории невис в Колумбии и Техасском университете в Остине.
Финансируемые Национальным научным фондом и Министерством энергетики, чипы Колумбии играют центральную роль в более широком международном сотрудничестве, частично скоординированной лабораториями невис в Колумбии. Поскольку исследования в CERN Advances, компоненты, разработанные в Колумбии, будут способствовать системам сбора данных, которые поддерживают физиков в анализе явлений за пределами текущих пределов знаний.
#Построение #электроники #которая #не #умирает #прорыв #Колумбии #CERN
Читайте также
