LHC@home/SixTrack
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Version vom 29. Oktober 2018, 16:47 Uhr von Pschoefer (Diskussion | Beiträge) (Pschoefer verschob die Seite LHC@home nach LHC@home/SixTrack: das alte LHC@home ist nun das SixTrack-Subprojekt des konsolidierten LHC@home)
| LHC@home | |
|---|---|
| Kategorie: | Physik |
| Homepage: | https://lhcathome.cern.ch/lhcathome/ |
| Betreiber: | CERN  |
| Status: | produktiv |
| Aktive Unterprojekte | |
| Projektadressen | |
| Serverstatus: | LHC@home |
| Forum: | LHC@home Forum |
| SETI.Germany | |
| Teambeitritt: | SETI.Germany beitreten |
| Forenthread: | SETI.Germany Forum |
| Workunits | |
ATLAS Simulation  | |
| Frist: | 14 Tage |
| Erster Download: | > 1 GB |
| Download: | 55 MB |
| Upload: | > 20 MB |
| Arbeitsspeicher: | >1.9 GB + > 4 GB virtuell |
| Betriebssysteme: |    |
| Bildschirmschoner: |  |
| Checkpoints: |  |
| Die Virtualisierungssoftware VirtualBox muss installiert sein. Bei 9 Aufgaben parallel werden gut und gerne bis zu 23 GB - RAM verbraucht. Die Festplatte spielt hier auch eine große Rolle, besser also SSD verwenden. | |
| CernVM_BOINC | |
| Frist: | 1 Jahr |
| Erster Download: | 885 MB |
| Betriebssysteme: |   |
| Bildschirmschoner: | |
| Checkpoints: | |
Das Projekt lädt eine komplette VM, die dann relativ autark läuft. Es ist unbedingt vorab eine Installation von VirtualBox mit mindestens der Version 3.2.8 erforderlich. Die WU tricklet recht häufig, sie läuft ewig ohne Fortschritt, allerdings werden die eigentlichen Ergebnisse wohl mit den Trickles übermittelt. | |
| CMS Simulation 46.15 (vbox64) (Host Linux64) | |
| Frist: | 7 Tage |
| Arbeitsspeicher: | ca. 2 GB |
| Betriebssysteme: | |
| Bildschirmschoner: | |
| Checkpoints: | |
| VirtualBox muss installiert sein. Laufzeit unabhängig von CPU ca. 24 Stunden. | |
| Garfield | |
| Frist: | 7 Tage |
| Download: | ~ 250 KB |
| Upload: | ~ 35 KB |
| Betriebssysteme: | |
| Bildschirmschoner: | |
| Checkpoints: | |
| Anwendung nicht mehr verfügbar. | |
| SixTrack | |
| Frist: | 7 Tage |
| Download: | ~ 250 KB |
| Upload: | ~ 35 KB |
| Arbeitsspeicher: | ca. 60 MB |
| Betriebssysteme: |   |
| Bildschirmschoner: | |
| Checkpoints: | |
Laufzeit einer WU: 1 Minute bis mehrere Stunden. | |
| Test4Theory vboxwrapper | |
| Frist: | 1 Monat |
| Erster Download: | ca. 1,6 GB (!) |
| Download: | < 200 KB |
| Upload: | ca. 300 KB |
| Arbeitsspeicher: | vboxwrapper nur 2,3 MB (aber noch weitere vBox-Prozesse aktiv) |
| Betriebssysteme: | |
| Bildschirmschoner: | |
| Checkpoints: | |
| Während der Berechnung wird im entsprechenden Slot-Ordner des BOINC-Managers eine Datei "vm_image.vdi" von ca. 2 GB Größe generiert. | |
| Statistik (Stand: 14.04.2019 05:19:01) | |
|---|---|
| Platzierung: | 5 |
| Punkte: | 269.136.526 |
| %-Anteil SG: | 1.71 |
| Status Scheduler: | nicht aktiv |
| WUs bereit: | 5.615 |
| WUs in Arbeit: | 29.628 |
| Wir überholen: | - |
| überholt SG: | - |
Inhaltsverzeichnis
Das Projekt
Die wichtigsten Parameter eines Teilchenbeschleunigers sind die Energie und die Luminosität, welche ein Maß für die Anzahl der Teilchenkollisionen pro Zeitintervall ist. Verschiedene Effekte können die Leistungsfähigkeit eines Teilchenbeschleunigers verringern:
- nichtlineare Anteile der Magnetfelder, welche die Teilchenstrahlen auf ihrer Bahn halten und fokussieren, können zu chaotischer Bewegung der Teilchen führen
- beim Aufeinandertreffen zweier Teilchenstrahlen kommt es nicht in allen Fällen zu den gewünschten Kollisionen, sondern oft zur Ablenkung der Teilchen durch das elektrische Feld des anderen Strahls
- ein Teilchenpaket erzeugt ein Feld, welches die folgenden Teilchenpakete stört
- verlorene Teilchen treffen auf das Umgebungsmaterial und erwärmen es, was die auf Supraleitung basierenden Magnete womöglich für längere Zeit unbrauchbar machen kann
Die Anwendung Sixtrack verfolgt die Bewegung von wenigen Teilchen im vollen sechsdimensionalen Phasenraum (drei Orts- und drei Impulskoordinaten) während einiger Umläufe im Teilchenbeschleuniger. Üblicherweise werden 100000 oder 1 Million Umläufe simuliert, was zwar nur einer relativ kurzen Zeit entspricht (die Teilchen durchlaufen den kompletten Ringbeschleuniger mehr als 10000 Mal pro Sekunde), aber trotzdem eine Aussage zur Stabilität der Teilchenstrahlen über längere Zeit zulässt.
Geschichte
Sixtrack entstand im Jahr 2003 als hausinterner Bildschirmschoner am CERN. Nachdem Anfang 2004 Kontakte zu den BOINC-Entwicklern hergestellt worden waren, wurde die Anwendung im Jahr 2004 auf BOINC portiert und das Projekt LHC@home konnte passend zum 50-jährigen Jubiläum des CERN im September 2004 offiziell starten, um der Öffentlichkeit einen Eindruck über die für den LHC notwendigen Berechnungen zu vermitteln.
Nach einer Pause wurde das Projekt im Rahmen des Jahres der Physik 2005 wiederbelebt und lieferte wichtige Erkenntnisse für den genauen Aufbau des LHC. Die Inbetriebnahme des LHC im Sommer 2008 erlebte das Projekt nach einer längeren Umzugspause in der ersten Jahreshälfte 2007 an der Queen Mary, University of London. Seit August 2011 ist das Projekt wieder am CERN beheimatet und leistet durch weitere Berechnungen einen Beitrag zu geplanten Verbesserungen des LHC.
Ergebnisse
Physik der Teilchenstrahlen
Die ersten umfangreichen Simulationen der Stabilität von Protonenstrahlen hatten Einfluss auf den endgültigen Aufbau des LHC, insbesondere bei den Bereichen, in denen die Teilchenstrahlen gekreuzt werden, um Kollisionen herbeizuführen. Durch genaue Messungen bei Tests der Einzelteile des LHC konnten die Simulationen verbessert werden, um wiederum weitere Optimierungsmöglichkeiten für den Teilchenbeschleuniger zu finden. Ein Schwerpunkt war dabei das Magnet-Triplett, welches die Strahlen für möglichst effektive Kollisionen fokussiert.
Nach Inbetriebnahme des LHC konnten gezielt weitere Simulationen zur Stabilität der Protonenstrahlen durchgeführt werden, aus denen wiederum Verbesserungsmöglichkeiten im Rahmen von Upgrades des Teilchenbeschleunigers folgten.
Eine Auswahl von Publikationen:
- Herr et al., 2006: Large Scale Beam-beam Simulations for the CERN LHC using Distributed Computing (engl.)
- de Maria et al., 2009: Nonlinear Correction Schemes for the Phase 1 LHC Insertion Region Upgrade and Dynamic Aperture Studies (engl.)
- Giovannozzi, 2010: Dynamic aperture computation for the as-built CERN Large Hadron Collider (engl.)
- Fartoukh & Giovannozzi, 2012: Dynamic aperture computation for the AS-built CERN Large Hadron Collider and impact of main dipoles sorting (engl.)
- Giovannozzi & Laface, 2012: Investigations of scaling laws of dynamic aperture with time for numerical simulations including weak-strong beam-beam effects (engl.)
Probleme mit Gleitkomma-Arithmetik
Aufgrund der möglicherweise chaotischen Teilchenbewegung können bereits kleinste Abweichungen durch Rundungsfehler zu völlig verschiedenen Ergebnissen nach einer großen Zahl simulierter Umläufe führen. Einige elementare mathematische Funktionen wie der Logarithmus oder die Exponentialfunktion werden im Standard IEEE 754 nicht definiert und tatsächlich je nach Hardware, Betriebssystem und Compiler unterschiedlich umgesetzt. Mit Sixtrack können fehlerhafte Umsetzungen und auch mögliche Hardwareprobleme gefunden werden.
- McIntosh et al., 2006: Massive Tracking On Heterogeneous Platforms (engl.)
- McIntosh et al., 2013: Investigation of Numerical Precision Issues of Long Term Single Particle Tracking (engl.)
Weblinks
- ausführliche Projektseite (engl.)
- Beschreibung der Simulationen und Ergebnisse (engl.)
- Geschichte des Projekts (engl.)
- Anwendungen
- RSS-Feed
- CERN-Besuch: Bericht eines Foren- und Projektteilnehmers von den CERN Open Days 28.09.-29.09.2013
