LHC@home
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1. 개요
LHC@home은 거대 강입자 충돌기(LHC)에서 수행되는 연구의 다양한 측면을 다루는 분산 컴퓨팅 프로젝트이다. SixTrack, Atlas, CMS, Test4Theory 등 여러 응용 프로그램을 통해 입자 빔 안정성 계산 및 양성자 충돌 시뮬레이션 등을 수행한다. SixTrack은 LHC 내 입자 궤도 안정성을 시뮬레이션하며, Atlas와 CMS는 각각 ATLAS 실험과 콤팩트 뮤온 솔레노이드 실험 시뮬레이션을 실행한다. Test4Theory는 고에너지 입자 충돌 시뮬레이션을 수행하고, Garfield는 새로운 프로그램으로 향후 사용될 예정이다. 2018년 중단된 Beauty 애플리케이션은 바닥 쿼크 붕괴 실험을 지원했다.
LHC@home은 2004년 9월 1일에 베타 버전이 공개되어 24시간 만에 1,000명 이상의 사용자를 모았다. 9월 29일에는 CERN 설립 50주년을 기념하여 5,000명 한정으로 일반에 공개되었다. 현재는 누구나 참여 가능하다.
LHC@home 프로젝트는 거대 강입자 충돌기(LHC)에서 수행되는 연구의 다양한 측면을 다루기 위해 여러 응용 프로그램을 실행한다. 현재 주로 사용되는 프로그램은 Atlas, CMS, SixTrack, Test4Theory 네 가지이다. 이 프로그램들은 입자 빔 안정성 계산부터 양성자 충돌 시뮬레이션에 이르기까지 다양한 연구 목표를 지원한다. 이 중 Atlas, CMS, Test4Theory는 VirtualBox와 같은 x86 가상화 소프트웨어 패키지를 활용하여 실행된다.[2][4] 각 응용 프로그램은 특정 실험이나 연구 분야에 초점을 맞춰 개발되었다.
이 프로젝트에 주로 사용되는 프로그램은 "SixTrack"이다. 이 프로그램은 CERN 가속기 및 빔 부서의 프랑크 슈미트(Frank Schmidt)가 개발했으며, BOINC를 통해 다운로드하여 윈도우 또는 리눅스 운영체제에서 실행할 수 있다. SixTrack은 전체 둘레 약 27km의 LHC(대형 강입자 충돌기) 내에서 고에너지 입자를 가속할 때, 이 입자들의 궤도가 장기적으로 안정적인지를 시뮬레이션하여 검증하는 데 사용된다.
2. 역사
3. 프로젝트의 응용 프로그램
3. 1. SixTrack
SixTrack은 CERN 가속기 및 빔 부서의 프랑크 슈미트(Frank Schmidt)가 개발한 프로그램으로, LHC 내 고에너지 입자의 장기적인 안정성을 시뮬레이션을 통해 검증하는 데 사용된다. 이 프로그램은 BOINC를 통해 윈도우와 리눅스 사용자가 내려받아 실행할 수 있다.
SixTrack은 전체 둘레 약 27km의 LHC 내부에서 입자가 가속되는 상황을 시뮬레이션하여 궤도의 안정성을 확인한다. 하나의 작업 단위(Work Unit)에서는 60개의 입자가 10만 또는 100만 바퀴 회전하는 것을 시뮬레이션하는데, 이는 CPU 시간으로는 약 10초가 소요되며 실제 LHC 운용 시간으로도 약 10초에 해당한다. 이렇게 얻어진 궤도 안정성 데이터는 실제 LHC 가동 시 입자가 궤도를 벗어나 가속기 벽에 충돌하는 것을 방지하는 데 중요한 역할을 한다. 만약 입자가 가속기 벽에 충돌하면 장비가 손상되어 수리가 필요해지기 때문이다.
LHC 프로젝트 책임자인 린 에반스(Lyn Evans)는 "SixTrack의 결과는 LHC의 성능에 대한 새로운 통찰력을 제공하여 실제로 큰 차이를 만들고 있다"고 언급하며 프로그램의 중요성을 강조했다.[8]
SixTrack은 2004년 9월 1일 베타 버전으로 처음 소개되어 24시간 만에 1,000명 이상의 사용자가 참여했다. 같은 해 9월 29일, CERN 창립 50주년을 기념하여 5,000명 사용자 제한으로 공개되었으나, 현재는 사용자 제한이나 별도의 자격 요건이 없다.
11월 초에는 'SixTrackbnl'이라는 새로운 실험 버전이 배포되기도 했다. 또한 'Garfield'라는 이름의 또 다른 프로그램도 개발되었으나, 초기에는 작업 단위 배포량이 많지 않았다.
3. 2. Atlas
''아틀라스''는 ATLAS 실험의 시뮬레이션을 실행하기 위해 자원 봉사 컴퓨팅 파워를 사용한다.[5] 이는 VirtualBox 또는 리눅스 네이티브 환경에서 실행할 수 있다.[4]
3. 3. CMS
CMS 애플리케이션(이전에는 "CMS@Home"이라는 독립형 프로젝트였음)을 사용하면 사용자가 컴퓨터에서 콤팩트 뮤온 솔레노이드 실험에 대한 시뮬레이션을 실행할 수 있다.[7]
3. 4. Test4Theory
'''Test4Theory''' 애플리케이션은 자원봉사자가 자신의 컴퓨터를 이용해 고에너지 입자 충돌 시뮬레이션을 실행할 수 있도록 지원한다. 이 시뮬레이션은 입자 물리학의 표준 모형에 기반한 이론적 모델을 사용하며, 계산에는 몬테카를로 방법이 활용된다. 이론 모델에는 조정 가능한 매개변수가 포함되어 있으며, 특정 매개변수 조합(튜닝, tuning)을 통해 가능한 가장 넓은 범위의 실험 결과와 일치시키는 것을 목표로 한다.
Test4Theory를 통해 얻어진 결과는 대형 강입자 충돌기(LHC)를 포함하여 전 세계 여러 가속기 실험에서 나온 방대한 실험 데이터 세트가 담긴 데이터베이스로 보내진다. CERN의 이론 부서에서는 이 데이터베이스와 이론적 피팅(fitting) 과정을 관리하는 [http://mcplots.cern.ch/ MCPLots] 프로젝트를 운영하고 있다.[9]
3. 5. Garfield
Garfield라는 이름의 새로운 프로그램도 있다. 다만, 아직 작업 배포량은 많지 않으며 추후 활용될 것으로 보인다.
3. 6. (중단) Beauty
뷰티(Beauty)는 LHCb[6]와 관련된 프로젝트로, 바닥 쿼크와 바닥 반쿼크의 붕괴를 비교하는 연구를 지원했다. 바닥 쿼크는 '뷰티 쿼크'라고도 불린다. 이 프로젝트에 대한 자원봉사자들의 참여는 2018년 11월 19일에 무기한 중단되었다.[6]
4. 소프트웨어
SixTrack의 주요 기능과 역할은 다음과 같다.
SixTrack은 2004년 9월 1일에 베타 버전으로 처음 소개되었으며, 공개 24시간 만에 1,000명 이상의 사용자가 참여하는 성과를 거두었다. 이후 CERN 창립 50주년을 기념하여 같은 해 9월 29일에 5,000명 사용자 제한으로 정식 공개되었다. 현재는 사용자 제한이나 별도의 자격 요건 없이 누구나 프로젝트에 참여할 수 있다.
이 외에도 "SixTrackbnl"이라는 새로운 실험 버전이 2004년 11월 초에 배포되었으며, "Garfield"라는 이름의 또 다른 프로그램도 존재하지만, 아직 많은 작업 유닛을 배포하지는 않고 있다.
5. 계산 능력 (2022년 3월 기준)
참조
[1]
웹사이트
BOINC projects list
https://boinc.berkel[...]
2020-04-30
[2]
웹사이트
LHC@home
https://lhcathome.ce[...]
CERN
2020-12-23
[3]
웹사이트
Server Status
https://lhcathome.ce[...]
CERN
2024-09-23
[4]
웹사이트
Applications
https://lhcathome.ce[...]
CERN
2022-08-25
[5]
웹사이트
ATLAS@home
https://lhcathome.we[...]
2022-08-25
[6]
웹사이트
Pausing Submission of LHCb Applications
https://lhcathome.ce[...]
CERN
2018-11-19
[7]
웹사이트
CMS@Home
https://lhcathome.we[...]
CERN
2021-04-11
[8]
웹사이트
Sixtrack LHC@home
https://lhcathome.we[...]
2022-08-28
[9]
웹사이트
Test4Theory
https://lhcathome.we[...]
2022-08-25
[10]
웹사이트
LHC@Home Detailed stats
https://www.boincsta[...]
2022-03-14
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