С 2013 года в ЯрГУ идет работа над проектом «Изучение механизма генерации античастиц в Галактике по данным международного космофизического эксперимента «ПАМЕЛА»». С ярославскими физиками сотрудничают специалисты МИФИ. О том, как проходит совместная работа, рассказывает Андрей МАЙОРОВ, канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры экспериментальной ядерной физики и космофизики МИФИ.
Я работаю в проекте «ПАМЕЛА» с 2007 года. Это международный космический эксперимент, который проводится с помощью магнитного спектрометра «ПАМЕЛА». Он был создан коллаборацией ученых России, Италии, Швеции, Германии. Основная задача «ПАМЕЛЫ» - измерение спектров античастиц высоких энергий в космическом излучении.
Вычислительные и человеческие ресурсы
«ПАМЕЛА» требует значительных вычислительных ресурсов, поскольку в ходе эксперимента мы получаем огромные объемы данных. За всё время проведения измерений на орбите зарегистрировано более двух с половиной миллиардов событий, получено более 16 Терабайт экспериментальной информации. Человеческие ресурсы тоже важны: нужно грамотно написать программу, обработать и проанализировать данные. Спустя несколько лет после начала эксперимента возникла идея приобщить к нашей работе сотрудников ЯрГУ им. П.Г. Демидова. Я предложил привлечь Ольгу Дунаеву, канд. ф.-м. н., доцента кафедры вычислительных и программных систем факультета ИВТ ЯрГУ, с которой мы учились в 33-й школе г. Ярославля. Мы – МИФИ и ЯрГУ - подали заявку на грант РНФ, победили и теперь работаем вместе по проекту «ПАМЕЛА». Нам показалось интересным разбавить экспериментальные исследования: предложить новые теоретические положения на основе новых данных. Александр Васильевич Кузнецов, д. ф.-м. н., профессор кафедры теоретической физики ЯрГУ, собрал свою группу, в которой работает еще один приглашенный специалист из МИФИ - к. ф.-м. н. Александр Александрович Кириллов. Они занимаются интерпретацией наших данных.
Изучение космических лучей
Какие же данные мы обрабатываем и интерпретируем? Прибор «ПАМЕЛА» регистрирует электроны, позитроны, протоны, антипротоны, легкие ядра и их изотопы в космическом излучении. Прибор был очень удачно выведен на орбиту; условия орбиты позволяют регистрировать одновременно все компоненты космических лучей: галактическую, солнечную, компоненты в околоземном пространстве. Основная задача была связана с изучением галактических лучей. Чем они интересны? Например, поиском античастиц в космических лучах: позитронов и антипротонов. Их нет в звездах, а ведь именно звезды - основной источник космических лучей. Эти античастицы образуются в результате взаимодействия космических лучей с межзвездной средой. Их поток можно вычислить, и такие расчеты были сделаны. Но эксперимент «ПАМЕЛА» показал, что расчеты и данные, которые мы получили, не совпадают: потоки позитронов и антипротонов оказались выше предсказываемого. Превышение в позитронах ассоциируют сегодня с темной материей: считается, что темная материя – это дополнительный источник позитронов, с этих позиций мы и объясняем данные «ПАМЕЛА».
Фото: Павел Комаров ИТАР-ТАСС
Вклад ярославской группы
Обработка экспериментальных данных – очень сложный процесс. Нужно обработать эти данные надежными критериями отбора, после чего можно сказать, какую частицу мы идентифицировали: позитрон, или электрон, или что-то еще. Надежные критерии – это жесткие критерии. В этом случае данные достоверны, зато событий остается немного. Ослабляя критерии, мы рискуем допустить ошибку в идентификации частицы, зато событий будет больше. Но существуют специальные математические методы, которые позволяют ослабить критерии отбора, но вместе с тем максимально увеличить эффективность идентификации событий. Этими математическими методами как раз и занимается ярославская группа. Они основаны на обучающих алгоритмах. Сначала моделируется прохождение частиц нужного сорта через прибор. Отклик прибора дает нам обучающую выборку, которая является эталоном – отклик на конкретный тип частиц. Затем алгоритм, обученный на известных данных, выбирает из экспериментальных данных события, которые схожи с теми, что есть в моделировании. Если взаимодействие частиц совпадает по двум-трем параметрам, но различается по четвертому-пятому, человек может это упустить, а машина обязательно заметит.
Движение вперед
Эти методы позволят нам продвинуться вперед по энергии и проверить интересную особенность позитронов, которую обнаружил другой международный орбитальный проект - детекторный комплекс AМS-02. Имея данные наблюдений за 10 лет, мы надеемся, что сможем продвинуться до энергии порядка 500 гигаэлектронвольт и посмотреть, действительно ли AMS-02 видит этот спад. Это очень важно для понимания картины мира. Жизнь показывает, что данных одного эксперимента иногда оказывается недостаточно. Очень часто эксперименты могут ошибаться. Но когда два эксперимента подтверждают один и тот же результат, доверие к нему возрастает.
![]() |
Май 2021 |
![]() |
||||
---|---|---|---|---|---|---|
Пн | Вт | Ср | Чт | Пт | Сб | Вс |
26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 1 | 2 |
3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19
|
20
|
21
|
22 |
23 |
24 |
25 |
26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
31 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
+7(4852) 79-77-51
nis@uniyar.ac.ru
Ярославль,
ул. Советская, 14, к. 305
посмотреть на карте
с 8:30 до 17:30,
обед с 12:30 до 13:30