CERN Günlükleri - Beşinci Hafta

CERN'de geçirdiğim haftaların takip edenler için ufak bir özeti, benim içinde anı kaydı olarak tuttuğum günlüklerin beşinci haftasına geldik (geçmiş yazılar için). Artık ortama alışma safhasını tamamladığım, ilk haftalardan beri adım adım entegre olmaya gayret ettiğim çalışmaların artık ilk adımlarını atmaya başladığım zamanlar geldi. Tüm işlerde olduğu gibi başlangıçta yavaş yavaş yükselen ardından bir plato ile düzleşip durağanlaşan, sonrasında da dönüş hazırlıklarıyla iyice yavaşlayan bir tempoyu iki buçuk ayın içerisine sığdıracağım gibi görünüyor.

İlk önce GRID'den başlayalım. Deney alanındaki teleskobun takibinin doğru olduğundan emin olmak için yapılan ölçümlerin analizlerini ben üstlendim ve geçen hafta zor zahmet topladığımız 117 veri noktasından encoder değerleri ve takip sisteminden gelen açı değerlerini bir Excel dosyası olarak bu haftanın başı itibariyle elimde bulunduruyorum. Öncelikle yapılması gereken elle girilen bu verilerin doğruluğunun bilgisayarda tutulan rapor dosyalarından teyit edilmesi, ki bu saatlerimi almış olsa da elimde üzerinde kabaca bir analiz yapacağım bir veri setim oldu. Sistemin ölçtüğü açılardan ziyade aslında bizim için hayati öneme sahip olan dışarıdan gelen uzmanların lazerlerle ölçtükleri açılar; fakat bunların elimize ulaşmasına daha bir hafta olduğuna göre şimdilik elimizdekilerle oynayacağız.

Yaptığım işlemlerden biri, örneğin yatay ve dikey encoder değeri ile gösterilen her bir GRID noktası için takip sisteminin verdiği yatay açı değerleri ile teleskop üzerindeki yatay açı değerleri arasındaki farkı yeni aldığımız set için karşılaştırmak. Bunu 2 boyutlu bir 'ısı haritası' (heatmap) ile kolaylıkla gösterebiliriz, Python ile birkaç satır kod yazarak.

Yukarıdaki şekilde yatay ve dikey eksenler encoder değerleriyle etiketlenmiş ve her bir nokta için farklı renkler ifade edilen farklar gösterilmiş. Sonuçta aradaki açı farkına bakıyoruz fakat CAST'ta bunu ifade etmek için açıdan ziyade "10 metrelik teleskobun boyuna göre kaç mm olduğu" kullanılıyor. O yüzden tüm açılar mm/10m şeklinde ifade ediliyor. Yukarıdaki grafikte gördüğümüz kadarıyla yatay eksendeki açı değerleri takip sistemi ve teleskop üzerindeki açı ölçerlerle 10 metrede en fazla yaklaşık 5-6 mm mertebesinde bir fark gösteriyor. En çok fark 11208 ve 21260 yatay encoder değerleri için geçerli. Bu değerler sistemimiz için tolere edilebilecek değer aralığında yer alıyor.

Ayrıca yatay ya da dikeydeki açı ölçümleri alıp geçen yılın aynı değerleri ile de karşılaştırabiliyoruz. Örneğin yine yatayda açı ölçerlerin verdiği değerlerin 2016 ve 2014 yılları arasındaki farklılıklar şöyle bir sonuç çıkarıyor.

Bunların her biri şimdilik yazdığım veri okuma ve temel ısı haritası oluşturma fonksiyonlarının doğru çalışıp çalışmadığını kontrol etmek için. Aynı zamanda aldığımız verinin içinde varsa gariplikleri ve farklılıkları görüp bunların doğru girilip girilmediğini kontrol etmek için bir fırsat yaratıyor. Asıl analiz geometricilerden gelecek açılardan sonra başlayacak.

İkinci olarak da KWISP sensörü üzerinde kullanacağımız lazerin sıcaklığını bir gerilim sinyali ile kontrol etme işim vardı. Bunun iiçin elimizde endüstri standardı diyebileceğimiz National Instruments'ın input/output modülleri bulunuyor. Bunları kontrol etmenin en kolay yönteminin LabVIEW programı olduğunu öğrendim bu hafta. LabVIEW CERN'de hemen hemen tüm elektronik arayüzlerin kontrol edildiği, veri alımı (data acquisition) süreçlerinin en temelinde yatan bir program; aslında bir programlama dili. Sürükle-bırak mantığıyla çalışan oldukça modüler komponentleri kullanarak kullanacağınız karta yada sürece uygun bir arayüz oluşturuyorsunuz. Benim ihtiyacım olan NI Output modülünden istediğim çıkıştan istediğim seviyede DC sinyal üretebilen, bunu bir kontrol çubuğu ve sayısal değerle kontrol edebileceğim bir program. İnternetten biraz aratıp hazır bir koda rastladım ve onu biraz değiştirerek aşağıdaki gibi bir şey hazırladım.

Üstteki programın kullanıcının kullandığı arayüzü gösterirken, alttaki de arka tarafta çalışan 'kodu' gösteriyor. Ardından bunu alıp lazer üzerinde birkaç deneme yapıp çalıştığına emin oldum. Böylece 0-5V aralığında elimizdeki lazerin sıcaklığını değiştirip farklı dalga boyunda bir ışınım elde edebiliyor olacağız. Bunun işlevi KWISP'den detaylıca bahsedeceğim yazıda olacak.

Son olarak bu haftamın büyük bir kısmını kapsayan iş olan ATLAS dedektörünün veri kalitesi kontrol grubu olarak tuttuğumuz 'nöbetler' (data quality shifts). CERN'deki büyük hızlandırıcıda arka tarafta sürekli proton çarpışmaları gerçekleşip hızlandırıcının belirli bölgelerine yerleştirilmiş ATLAS gibi dedektörler bu çarpışmalar sonucu oluşan atom-altı parçacıkları tespit etmeye çalışıyorlar. Bizim ekip ATLAS dedektörünün 'iç dedektör' denilen bölümü altında TRT (Transition Radiation Tracker) adlı alt-dedektörüyle ilgileniyor. TRT oluşan çarpışmalardan çıkan parçacıkları dedektör içinden geçerken bıraktıkları sinyaller üzerinden takip etmeye çalışıyor ve buradan da yaralanarak konum bilgisi ediniyor. Ayrıca geçerken oluşan 'enerji'nin seviyelerine göre de parçacık tanımlama işlevi de görüyor. Bu hafta danışmanım ve bu konuyla uğraşan ekiple birlikte birden fazla bir araya gelip tutulacak nöbetlerin detayları, nelere dikkat edilmesi gerektiği gibi konular üzerine konuştuk. Nöbetler 'offline' olarak tutuluyor yani veriler alındıktan saatler sonrasında oturup kendi bilgisayarınızdan belirli bir süreye kadar kontrol etmen gerekiyor. Her sabah e-posta kutuna o gün kontrol etmen gereken verileri belirten bir e-posta alıyorsun ve o gün 16:00'ya kadar verileri sunulan bir web arayüzü üzerinden kontrol edip varsa problemlerle birlikte uzmanlara raporlaman gerekiyor. İlerleyen günlerde bu nöbetlerden birini tutacak kişinin öncelikle deneyimli bir kişi eşliğinde bir 'eğitim nöbeti' tutması bekleniyor. Bu hafta Perşembe günü itibariyle de ben eğitim nöbetime başlamış bulunuyorum. Her gün gönderilen mailleri kontrol edip aşağıdaki gibi bir arayüz üzerinde oluşturulan onlarca histogram ve grafiği kontrol ediyorum, yorumlamaya çalışıyorum.

İlk başta olayın altında yatan fizik, dedektörün yapısı ve kullanılan prensipleri kafama oturtmakla epey zaman geçirdim, sonrasında yavaş yavaş grafikleri gördüğünde tanımaya ve ne beklediğini, ne olursa bir sorun olacağını kestirmeye başladığını fark ediyorsun. Seninle birlikte aynı dedektörün farklı alt bölümlerinde çalışan herkes paralel olarak gözlemler yapıyor ve bunları sürekli kontrol etmek durumundasın. Örneğin gaz sızıntısıyla alakalı bir problem, senin baktığın grafiklerde anlamlandıramadığın bir düşüşün nedeni olabilir. Bu gibi durumları, nöbetlerden sorumlu uzmanlara danışıyorsun elbette, onlar da sana hemen geri dönüş yapıp nasıl raporlaman gerektiğini söylüyorlar. Sonrasında sonuçları gönderip verilerin fizik analizi için bir problemi olmadığını teyit ediyorsun.

Tüm bu işler hafta boyunca epey bir mesai yapmama neden oluyor elbette. Sabah erken başlayan bir gün çoğu zaman gece epey geç bitebiliyor. Geriye kalan zamanlarda olabildiğinde kafamı rahatlatmak adına bisikletimle Jura dağı eteklerine kurulu ufak Fransız kasabaları arasında turlamak ve doğanın keyfini çıkarmakla geçiriyorum. Özellikle bisiklet özelinde, buradaki yaşama dair de genel bir şeyler yazmak gibi planlarım var da bakalım…

Bu hafta sonu birkaç işim ve mevcut veri nöbeti nedeniyle bir yere gitmeyip çalışma kararı verdim; önümüzdeki hafta KWISP konusunda çalıştığım kişinin geri gelmesiyle ve GRID açılarının da elimize ulaşmasıyla işler tekrar hızlanacak gibi duruyor.