Главная страница проекта ИНФОРМАТИКА-21

Наука Школе

Все примеры

Лучшее в мире ограничение на массу нейтрино

В Институте ядерных исследований РАН много лет ведется работа по измерению массы нейтрино в эксперименте Троицк-ню-масс. До недавнего времени в данных эксперимента обнаруживалась т.наз. троицкая аномалия, из-за которой результаты эксперимента трактовались физическим сообществом с известным скептицизмом, а лучшим результатом по массе нейтрино считался результат конкурирующей установки в Майнце, Германия. Эксперименты такого типа предельно деликатны, и в течение довольно долгого времени физики пытались понять природу этой аномалии: это аппаратный эффект (т.е. результат недоучета каких-то свойств экспериментальной установки), следствие некорретных методов обработки, или открытие нового физического явления?

В 2005 году Ф.В.Ткачев услышал от руководителя эксперимента академика В.М.Лобашева сомнения в полной адекватности статистических методов, применяемых в эксперименте. Все подобные сомнения требовалось устранить в свете наблюдавшейся аномалии.

Сначала был разработан оптимальный статистический метод для этой задачи (статья в международном архиве),
а затем метод был реализован в виде программы. Удобней всего это было сделать на Блэкбоксе в силу уникального баланса эффективности, гибкости, низкого входного барьера и удобных графических средств.
За два года Ф.В.Ткачевым был постепенно построен соответствующий програмный пакет, который непрерывно тестировался и дорабатывался (включая одну полную перепроектировку) в соответствии с опытом использования.

Пакет и метод тестировались одним из участников эксперимента -- студентом Физтеха, затем аспирантом ИЯИ РАН, с минимальным опытом программирования на старом паскале.

Благодаря обероноцентричному подходу, пакет оказался удобным, доступным, гибким и надёжным (особенно по сравнению со старым кодом на фортране). Поэтому тестирование нового статистического метода само собой переросло в полную новую обработку старых данных. При этом удалось легко встроить в программу и учесть всю новую информацию об экспериментальной установке (например, более полно рассчитанные функции разрешения детектора, более тщательно выполненные оценки эффективной толщины тритиевого источника в разных сеансах измерений и т.п.). Причём всю эту работу физики-экспериментаторы могли делать практически без помощи автора пакета, не имея ни малейших проблем с отладкой программы.

В результате упомянутая аномалия просто "ушла" (т.е. она оказалась следствием неполного учёта свойств самой экспериментальной установки). При этом получившийся физический результат — ограничение сверху на массу нейтрино — является на данный момент (2013 г.) лучшим в мире — и останется таковым ещё несколько лет (до завершения работ на строящихся новых установках).

Ключевым фактором, обеспечившим успех новой обработки, стало удобство использования пакета физиками с минимальным опытом программирования на старых языках (паскаль, фортран), а также точная настройка интерфейса под нужды задачи:
взаимодействие с пакетом построено на текстовых документах с легко редактируемыми наборами команд и данных вместо обычных жёстких диалоговых форм, а также небольшого числа тщательно спроектированных графических объектов (т.наз. "вьюшек"), информация в которых (графики функций, в том числе возникающих на промежуточных этапах работы алгоритмов фитирования) представлялась точно в том виде, какой нужен физику, управляющему процессом обработки.

 

Главная страница проекта ИНФОРМАТИКА-21

Наука Школе