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从 ATLAS 到控制室:高中生在 CERN 的一周

作为一名 A-level 理科学生,冒险进入现实世界,看看在实验室工作是什么感觉永远不会太早。为了 安娜贝尔·吉尔,这个研究所恰好是世界知名的 欧洲核子研究中心 日内瓦粒子物理实验室。在那里,她有机会花了一周的时间会见了许多欧洲核子研究中心的员工,从实验物理学家和电子工程师到计算专家和技术人员,她了解了瑞士和法国乡村的许多不同的实验和设备。她描述了她参观过的令人着迷的设施、她遇到的人,以及她发现的 STEM 学生可以在 CERN 等研究机构找到的各种工作。

全方位体验 安娜贝尔·吉尔 (Annabelle Gill) 在访问欧洲核子研究中心 (CERN) 控制中心外时,遇到了从实验物理学家、电子工程师到计算专家和技术人员的所有人。 (由安娜贝尔·吉尔提供)

在夏季学期的最后一周,我的学校 – 海斯菲尔德女子学校 巴斯 – 要求所有 12 年级学生(16 岁或 17 岁)进行为期一周的工作体验。我真的很幸运有机会在 欧洲核子研究中心,瑞士日内瓦附近的粒子物理实验室,其中设有 大型强子对撞机 (大型强子对撞机)。令我高兴的是,我的一周是由 电子工程师 Eva Gousiou,谁是 CERN 的一部分 技术中的女性 小组,所以我必须花时间与许多女性科学家和工程师在一起。

周一

我与高能物理学家和匹兹堡大学研究员一起开始了新的一周 玛丽莱娜·班迪拉蒙特,谁从事 ATLAS 实验,欧洲核子研究中心最大的探测器。她首先带我参观了欧洲核子研究中心(CERN)游客中心,那里很好地介绍了欧洲核子研究中心(CERN)研究的总体目的。

下午,她向我描述了她的工作,其中包括为 ATLAS 探测器创建模拟。她解释了 ATLAS 用户如何使用她的模型来模拟他们的探测器实验并预测可能的结果。

周二

第二天,我继续跟踪 Bandieramonte,她致力于改进 ATLAS 模拟的用户界面,并且我有机会参观了 ATLAS 控制室。这是一个令人兴奋的机会——虽然我之前曾在导游的带领下参观过欧洲核子研究中心,但我只能从外面看到控制室。但这一次我被允许进入房间,看看里面到底发生了什么。

充满数据和图形的巨大屏幕覆盖了所有墙壁,显示有关 ATLAS 探测器状况的信息。如果出现任何问题,控制室的研究人员可以做出必要的调整。下午,我参加了每周一次的 ATLAS 汇报会,其中包括一般状态更新,他们指出上周 大型强子对撞机 记录了有史以来最高能量的碰撞。

周三

我第三天的计划是见面 苏菲·巴伦是实验物理系的工程师,但这无法继续进行,因为她感染了 COVID-19。然而,我却通过与她的 Zoom 通话了解了该小组的情况。

后来我遇到了 Baron 的同事 Philippa Hazell,她带我参观了他们的实验室,他们在那里设计和测试欧洲核子研究中心各种实验中使用的电子系统和组件。她解释说,他们使用的电子芯片可能会受到粒子碰撞辐射的影响。为了防止这种情况发生,芯片的设计采用了重复三次的数字逻辑,并以多数决定作为结果。

周四

我度过了倒数第二天 机电技术员 Ellen Milne 在射频 (RF) 部门,他们生成用于加速射频腔中粒子的信号 超级质子同步加速器 (SPS)加速器。这是欧洲核子研究中心的第二大机器,它为大型强子对撞机提供加速粒子束。我能够看到它们如何产生电力,包括看到在 800 MHz 射频速调管上进行的测试。

此后我被赶出去参观 大型HCbCERN 轴子太阳望远镜 (CAST)实验。 LHCb 研究美(底部)夸克,并正在寻找宇宙中物质和反物质数量差异的原因。与此同时,CAST 是一项寻找公理的实验——理论上的粒子,如果它们存在,就可以在太阳中心找到。它们也是候选暗物质粒子,它们的存在可能有助于通过利用弱力来解释物质与反物质的差异。

周五

在我的最后一个早上,我和计算机工程师一起度过了时光 佛罗伦萨·普罗托萨尔蒂,在 IT 部门工作。她带我进入数据中心的控制室,欧洲核子研究中心的整个科学、管理和计算基础设施都在这里运行。 Protopsalti 解释说,实验中的所有数据都会发送到那里进行分类。这些信息中的大部分没有科学意义,因此使用算法来决定存储哪些数据以及丢弃哪些数据。

下午,我有机会见到了 Eva Gousiou,她为我安排了整个见习周。她带我参观了欧洲核子研究组织控制中心。这是他们监视和控制加速器的地方,包括 直线加速器 4 (LINAC4)、SPS 和 LHC,以及控制低温和隧道通道。我看到很多屏幕显示有关加速器状况的信息。一般来说,加速器越旧,需要从控制室手动完成的工作就越多,而 LINAC4 等较新的加速器自动化程度更高,需要的输入更少。

总的来说,我在欧洲核子研究组织度过了非常愉快的一周。每个人都非常热情,除了我的主人之外,还有很多其他人主动带我参观他们的实验室并向我解释事情。让我特别惊讶的是,有多少人拥有编程技能,以及他们的工作对编程技能的需求。这让我思考了我未来的职业以及欧洲核子研究中心等实验室可能提供的工作选择。

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