諾獎(jiǎng)餡餅別砸我：高能物理實(shí)驗(yàn)的“噩夢(mèng)”
?一個(gè)觸發(fā)系統(tǒng)研發(fā)及小規(guī)模測(cè)試平臺(tái)
撰文 | 吳進(jìn)遠(yuǎn)（美國(guó)費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室）
責(zé)編 | 陳曉雪
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20XX年，瑞典，斯德哥爾摩，諾貝爾獎(jiǎng)?lì)C獎(jiǎng)典禮。老國(guó)王拿起放著獎(jiǎng)?wù)潞妥C書的錦盒，戴上花鏡，準(zhǔn)備頒發(fā)物理獎(jiǎng)了。對(duì)面，物理獎(jiǎng)得主坐在那里，等待這一重要的時(shí)刻。這時(shí)他眼鏡的鏡腿輕輕地抖動(dòng)了起來(lái)，讓他一陣心悸。他忍不住扶了一下眼鏡腿，眼鏡片上顯示了一條信息，令他臉色驟然變白。眾目睽睽之下，他起身走向司儀，簡(jiǎn)短耳語(yǔ)片刻，從邊門離開了華麗的大廳。司儀對(duì)國(guó)王做了個(gè)手勢(shì)。之后，國(guó)王放下手中的錦盒，拿起另一個(gè)，開始頒發(fā)下一個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。在物理學(xué)獎(jiǎng)莫名其妙地宣而不頒的兩周后，合作組召開新聞發(fā)布會(huì)，宣布由于探測(cè)器觸發(fā)系統(tǒng)的問(wèn)題，合作組兩年前“發(fā)現(xiàn)”的XYZ粒子并不存在。合作組主要負(fù)責(zé)人起立，對(duì)全球聯(lián)網(wǎng)直播的鏡頭鞠躬致歉。
這個(gè)故事純屬虛構(gòu)，大家完全可以腦補(bǔ)后續(xù)的情節(jié)。比如，全球很多大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)的數(shù)百名理論物理工作者完全可能被這個(gè)“發(fā)現(xiàn)”帶錯(cuò)節(jié)奏，導(dǎo)致多個(gè)國(guó)際著名刊物發(fā)表勘誤表專卷，數(shù)以千計(jì)的論文作廢。
故事雖然是虛構(gòu)的，但確實(shí)是高能實(shí)驗(yàn)物理工作者，尤其是觸發(fā)系統(tǒng)工作者時(shí)時(shí)要提防的噩夢(mèng)。大家都知道的一個(gè)真事發(fā)生在2012年，當(dāng)時(shí)人們“發(fā)現(xiàn)”了中微子的速度比光的速度快。后來(lái)經(jīng)過(guò)認(rèn)真查找，確認(rèn)這只是傳輸時(shí)間基準(zhǔn)的光纖出了問(wèn)題。時(shí)間基準(zhǔn)到達(dá)探測(cè)器看上去晚了60納秒，這樣中微子到達(dá)的時(shí)間就看上去早了60納秒，由此造成烏龍。幸好這個(gè)問(wèn)題是在還沒有獲得諾獎(jiǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。實(shí)際上，這個(gè)光纖的問(wèn)題還不是最難發(fā)現(xiàn)的，在高能物理探測(cè)器中尤其是觸發(fā)系統(tǒng)中，存在許多更加復(fù)雜而且更難查找的毛病。我們要做的工作之一，就是要防止這類毛病變成一個(gè)諾獎(jiǎng)級(jí)的“發(fā)現(xiàn)”。
那么，觸發(fā)系統(tǒng)又是什么呢？高能物理學(xué)中觸發(fā)的概念與示波器的觸發(fā)功能有緊密的聯(lián)系，而用好示波器的觸發(fā)功能是一個(gè)十分實(shí)用的科學(xué)研究技巧。所以，我們?cè)谶@篇文章談?wù)勥@個(gè)問(wèn)題。明白了示波器的觸發(fā)功能，對(duì)高能物理探測(cè)器的觸發(fā)系統(tǒng)就明白了一大半。
示波器幾乎每個(gè)實(shí)驗(yàn)室都要用到，不過(guò)，我發(fā)現(xiàn)不少同學(xué)剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候在示波器上總調(diào)不出穩(wěn)定的波形，有時(shí)甚至干脆找不到波形，這是怎么回事呢？
大多數(shù)同學(xué)都學(xué)過(guò)示波器的工作原理，都知道示波器的橫軸是時(shí)間，縱軸是輸入電壓。不過(guò)，或者是由于書上沒有寫，或者是沒有耐心讀，很多同學(xué)沒有注意到使用示波器時(shí)，除了要調(diào)好橫軸縱軸，還有第三個(gè)東西要調(diào)好，那就是觸發(fā)功能。
如果我們用示波器來(lái)觀察一個(gè)周期性的連續(xù)信號(hào)，則觸發(fā)系統(tǒng)并不顯得十分重要。畢竟在輸入信號(hào)存在的任何一個(gè)時(shí)間段，我們都可以抓到信號(hào)的波形，如圖1 所示。
?圖1: 示波器上的周期性連續(xù)信號(hào)
不過(guò)，當(dāng)輸入信號(hào)是比較窄的脈沖時(shí)，情況就不同了。比如對(duì)于寬度10納秒，重復(fù)頻率1 兆赫茲的脈沖，占空比為1%，也就是說(shuō)只有1%的時(shí)間里存在信號(hào)。如果我們將示波器的時(shí)間軸調(diào)到如圖2 所示，滿度80納秒，則平均十次掃描有八九次看不到任何波形。即使碰巧抓到了，波形也會(huì)隨意出現(xiàn)在屏幕上的任何位置。
?圖2: 無(wú)觸發(fā)情況下示波器隨機(jī)抓取的信號(hào)
讀者可能會(huì)覺得，如果我們把示波器的時(shí)間軸調(diào)成滿度1微秒以上，不就能至少抓住一個(gè)脈沖嗎？道理上確實(shí)沒錯(cuò)，不過(guò)這時(shí)波形如圖3 所示，在圖中，滿度寬度為1.6微秒，脈沖相對(duì)而言非常窄，看不清楚細(xì)節(jié)。
?圖3: 長(zhǎng)時(shí)間區(qū)段中的窄脈沖信號(hào)
如果脈沖的占空比進(jìn)一步降低，比如對(duì)于寬度10納秒，重復(fù)頻率100赫茲的脈沖，其占空比僅有一百萬(wàn)分之一，這時(shí)我們需要把示波器的時(shí)間軸加寬到10毫秒以上，才能確保抓到信號(hào)。一百萬(wàn)分之一的占空比是個(gè)什么概念呢？這個(gè)比例相當(dāng)于在10公里的馬路邊上插一根直徑1厘米竹竿。要顯示這樣一個(gè)波形圖，在橫坐標(biāo)上至少要有一百萬(wàn)個(gè)像素，如果印到紙上至少需要幾十米長(zhǎng)。你覺得我們?cè)谙蚱诳陡?，發(fā)表科研成果時(shí)，附上一個(gè)《清明上河圖》長(zhǎng)卷一樣的波形圖，這個(gè)主意怎么樣？
因此，一味地加寬時(shí)間軸無(wú)法解決問(wèn)題。必須利用觸發(fā)系統(tǒng)來(lái)尋找需要觀察的信號(hào)。
示波器上最常用的觸發(fā)模式是過(guò)閾觸發(fā)。所謂過(guò)閾觸發(fā)是指在示波器內(nèi)設(shè)定一個(gè)電壓閾值，示波器中的電子電路連續(xù)地比較輸入電壓與預(yù)設(shè)的電壓閾值。當(dāng)輸入電壓從低于這個(gè)閾值變化到高于這個(gè)閾值時(shí)，（或者從高于這個(gè)閾值變化到低于這個(gè)閾值時(shí)）示波器將這一時(shí)刻之前以及之后一段時(shí)間內(nèi)的輸入電壓波形顯示出來(lái)，如圖4 所示，這樣，示波器就能顯示穩(wěn)定的信號(hào)波形了。屏幕右側(cè)的小箭頭顯示的是用戶設(shè)定的閾值，而屏幕上部字符T所指示的位置，是被測(cè)電壓的過(guò)閾時(shí)刻。
?圖4: 利用觸發(fā)功能在示波器上顯示的穩(wěn)定信號(hào)
有的示波器之中，其觸發(fā)系統(tǒng)還支持其它的觸發(fā)模式。比如，我們可以要求觸發(fā)系統(tǒng)選擇寬度小于一定數(shù)值的脈沖。使用這樣的觸發(fā)功能，我們可以抓住在正常脈沖信號(hào)之中偶然發(fā)生的“毛刺”。有的示波器甚至可以支持更復(fù)雜的觸發(fā)條件，比如多個(gè)通道同時(shí)出現(xiàn)高電平或低電平等等。
對(duì)于大多數(shù)同學(xué)來(lái)說(shuō)，普通的過(guò)閾觸發(fā)功能已經(jīng)夠用了。很多情況下，只要觸發(fā)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置對(duì)了，就能得到穩(wěn)定的波形了。
在高能物理學(xué)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，我們讓加速器加速到很高能量的粒子互相碰撞，從而產(chǎn)生許多不同的反應(yīng)事例。這樣產(chǎn)生的事例之中，絕大多數(shù)都是我們已經(jīng)研究清楚因而不感興趣的。我們真正感興趣的事例少之又少，因此，需要想辦法將它們挑出來(lái)。這樣一個(gè)判選工作，貫穿于高能物理實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程。觸發(fā)系統(tǒng)就是這樣一個(gè)事例判選系統(tǒng)。
觸發(fā)系統(tǒng)通常與探測(cè)器的探測(cè)單元直接連接，帶電粒子擊中探測(cè)單元后，電信號(hào)送到觸發(fā)系統(tǒng)。觸發(fā)系統(tǒng)根據(jù)探測(cè)器輸出信號(hào)的空間分布和時(shí)間信息來(lái)判斷這些信號(hào)可能源于一個(gè)什么樣的物理事例，然后決定是否將相應(yīng)信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到磁盤文件里。
我們可以用監(jiān)控錄像的記錄模式來(lái)類比高能物理探測(cè)器的觸發(fā)系統(tǒng)。
有一種監(jiān)控錄像是在24小時(shí)內(nèi)不間斷地記錄攝像頭拍攝到的影像，這種工作模式很像沒有觸發(fā)系統(tǒng)的示波器。我們?cè)谶@樣的監(jiān)控錄像中，大部分時(shí)間看到的是空蕩蕩的樓道，偶爾會(huì)有一個(gè)住戶或訪客走過(guò)。
有一些監(jiān)控系統(tǒng)可以將有物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間段挑選出來(lái)記錄到記憶卡上，這樣的監(jiān)控系統(tǒng)有些像設(shè)定了觸發(fā)功能的示波器，記錄下來(lái)的信息要有用得多。不過(guò)這樣的系統(tǒng)如果放在小區(qū)的入口，我們就會(huì)看到川流不息的人群和車輛，而當(dāng)我們需要尋找重要信息時(shí)，仍然必須做人工篩選。
更高級(jí)一點(diǎn)的系統(tǒng)，具有刷臉功能，可以根據(jù)面部特征把常見的住戶和偶爾來(lái)訪的人員分別開來(lái)。這就和高能物理實(shí)驗(yàn)中使用的觸發(fā)系統(tǒng)非常相像了。
那么，高能物理實(shí)驗(yàn)中的觸發(fā)系統(tǒng)所抓取的是什么樣的“面部特征”呢？這就是我們后面要談到的觸發(fā)條件。
高能物理學(xué)的大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，感興趣的都是在高能量區(qū)域粒子的生成以及對(duì)應(yīng)的衰變。這種事例往往都有一些高動(dòng)量的衰變產(chǎn)物。因此，尋找并確認(rèn)高動(dòng)量的帶電粒子徑跡，是一種最常見的觸發(fā)功能。
一個(gè)運(yùn)動(dòng)的帶電粒子，在自由空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果沒有外力，不論動(dòng)量大小，都會(huì)沿著一條直線運(yùn)動(dòng)。然而，當(dāng)帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶電粒子受到洛倫茲力的作用，運(yùn)動(dòng)軌跡彎曲，動(dòng)量越小的帶電粒子彎曲得越厲害，顯得比較軟。而動(dòng)量比較大的帶電粒子軌跡就比較直，顯得比較硬。在已知磁場(chǎng)強(qiáng)度和粒子電荷的情況下，根據(jù)帶電粒子軌跡的曲率半徑，就可以推斷出粒子的動(dòng)量。
比如對(duì)于如圖5 的探測(cè)器，加速器生成的粒子束與固定靶碰撞。碰撞后生成一些新物質(zhì)，這些新物質(zhì)很快衰變，在衰變產(chǎn)物的飛行路徑上，電磁鐵M產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)。帶電粒子飛過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，運(yùn)動(dòng)的軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)。動(dòng)量比較大的帶電粒子（如P1、P2）偏轉(zhuǎn)得比較小，而動(dòng)量比較小的帶電粒子（如P3）偏轉(zhuǎn)得比較大。
?圖5: 在探測(cè)器中，帶電粒子受到磁場(chǎng)作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情形
衰變產(chǎn)物在飛行過(guò)程中，打在四層探測(cè)器HA、HB、HC、HD上。 而這四層探測(cè)器，每一層都是由若干個(gè)探測(cè)器單元構(gòu)成的，比如對(duì)于HA這一層，從上到下分別是HA(0)，HA(1)，HA(2)等。顯而易見，如果我們希望確認(rèn)一個(gè)高動(dòng)量的帶電粒子軌跡，例如P1，只要找到類似如下的邏輯關(guān)系式就可以了。
HA(2) and HB(1) and HC(2) and HD(2)
而帶電粒子軌跡P2的邏輯關(guān)系式為：
HA(5) and HB(5) and HC(7) and HD(7)
高動(dòng)量的帶電粒子軌跡可以有許許多多種，因此，一個(gè)觸發(fā)系統(tǒng)的觸發(fā)條件T會(huì)包含許多相似的邏輯關(guān)系式。
T = （HA(2) and HB(1) and HC(2) and HD(2)）
or (HA(5)and HB(5) and HC(7) and HD(7))
or (...)
在邏輯關(guān)系當(dāng)中，“與”（and）運(yùn)算以及“或”（or）運(yùn)算的性質(zhì)分別與代數(shù)中的乘法以及加法運(yùn)算類似。因此，一個(gè)完整的邏輯關(guān)系式可以被看成是一個(gè)多項(xiàng)式。每一個(gè)高動(dòng)量帶電粒子的軌跡對(duì)應(yīng)于多項(xiàng)式中的一項(xiàng)。對(duì)于不同的實(shí)驗(yàn)以及探測(cè)器，邏輯多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)從幾千到幾百萬(wàn)不等。如何將這么多的邏輯功能放到有限的電子電路硬件當(dāng)中，這中間需要非常仔細(xì)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。
近代的對(duì)撞機(jī)探測(cè)器多數(shù)是軸對(duì)稱的，探測(cè)單元多布置成同軸的桶狀。探測(cè)器中的磁場(chǎng)多數(shù)是用螺線管生成的，磁力線的方向基本上是沿著對(duì)稱軸的方向的。在這種情況下，衰變產(chǎn)物帶電粒子的軌跡是一個(gè)螺旋線，如圖6 所示。
?圖6: 在軸對(duì)稱探測(cè)器中，帶電粒子受到磁場(chǎng)作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情形
在這種情況下，帶電粒子軌跡的曲率反映了它的橫向動(dòng)量分量的大小，我們也可以用與前面所談相似的邏輯關(guān)系來(lái)生成觸發(fā)條件。
相對(duì)而言，監(jiān)控錄像系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)量不是非常大，因此，對(duì)于實(shí)時(shí)圖像分析的要求不是非常高。很多時(shí)候，可以把數(shù)據(jù)全都存下來(lái)慢慢分析。而對(duì)于高能物理實(shí)驗(yàn)的探測(cè)器，由于粒子碰撞時(shí)所產(chǎn)生的事例率非常高，探測(cè)器所輸出的數(shù)據(jù)流量非常大，無(wú)法全部存到計(jì)算機(jī)的磁帶或磁盤里。因此必須有觸發(fā)系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)篩選出需要永久保留的數(shù)據(jù)。為此，觸發(fā)系統(tǒng)往往需要經(jīng)過(guò)若干級(jí)，逐步篩選需要的數(shù)據(jù)。
早期的觸發(fā)系統(tǒng)往往有三級(jí)，如圖7 所示。
?圖7: 早期的觸發(fā)系統(tǒng)
探測(cè)器（DET）所生成的電信號(hào)經(jīng)過(guò)前級(jí)電子電路（FE）首先送到第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)（L1T）中，利用快速邏輯電子電路做粗略的判斷。第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)判斷可能存在有用的物理事件后，發(fā)出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)（T1），啟動(dòng)數(shù)字化（ADC/TDC）系統(tǒng)。早期的數(shù)字化器件，一旦被啟動(dòng)便無(wú)法繼續(xù)監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)。因此如果數(shù)字化進(jìn)程啟動(dòng)得過(guò)于頻繁，就會(huì)帶來(lái)很大比例的系統(tǒng)死時(shí)間。因而，必須首先判斷出在探測(cè)器里存在比較靠譜的信號(hào)組合時(shí)才能啟動(dòng)數(shù)字化，“不見兔子不撒鷹”。
經(jīng)過(guò)第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)的篩選后，第二級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)（L2T）對(duì)于探測(cè)器產(chǎn)生的信號(hào)或數(shù)據(jù)做出比較詳細(xì)的判選，以決定是否將數(shù)據(jù)送入后級(jí)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（L3T/DAQ）。隨后，經(jīng)過(guò)第二級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)篩選的數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)中運(yùn)行的第三級(jí)觸發(fā)軟件對(duì)于數(shù)據(jù)做出更加詳細(xì)的分析與取舍，最后存入磁帶或磁盤。
在近些年，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子電路的集成度和速度都提高了很多。更重要的是，現(xiàn)在的數(shù)字化器件已經(jīng)可以做到不間斷地檢測(cè)輸入信號(hào)，不會(huì)因?yàn)閿?shù)字化造成系統(tǒng)的死時(shí)間。因而，我們現(xiàn)在可以將前兩級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)的功能合并為一級(jí)。
目前世界上有不少高能物理學(xué)實(shí)驗(yàn)的觸發(fā)系統(tǒng)都是由硬件和軟件兩級(jí)構(gòu)成的，通常稱為第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)和高級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)。
第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)的任務(wù)是對(duì)探測(cè)器產(chǎn)生的電信號(hào)作出快速的邏輯分析，并據(jù)此作出是否對(duì)物理實(shí)例作進(jìn)一步分析判斷的決定。由于高能物理實(shí)驗(yàn)在速度與分析精度方面的要求越來(lái)越高，現(xiàn)代的高能物理探測(cè)器中多采用現(xiàn)場(chǎng)可編程（FPGA）器件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些邏輯功能。我們將在別的文章中，專門為讀者介紹FPGA的相關(guān)知識(shí)。
用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)觸發(fā)功能的好處是系統(tǒng)具有良好的可塑性，可以很方便地根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求來(lái)調(diào)節(jié)觸發(fā)條件。而缺點(diǎn)是計(jì)算機(jī)運(yùn)行觸發(fā)軟件的速度太慢，因此需要很多計(jì)算機(jī)連到一起共同分擔(dān)這些處理任務(wù)。因此，高級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)是由交換機(jī)與計(jì)算機(jī)陣列構(gòu)成的。如圖8 所示。
?圖8: 近代高能物理實(shí)驗(yàn)的觸發(fā)系統(tǒng)架構(gòu)
探測(cè)器（DET）產(chǎn)生的電信號(hào)通過(guò)前級(jí)電子電路與數(shù)字化器件（FE/DIGI），將粒子擊中探測(cè)單元的數(shù)據(jù)送往第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)（L1T）。第一級(jí)觸發(fā)系統(tǒng)做出是否丟棄或進(jìn)一步考察某一事例的決定。如果決定進(jìn)一步考察，子探測(cè)器讀出計(jì)算機(jī)（SDRO）開始將這一事例的數(shù)據(jù)通過(guò)交換機(jī)（Switch Fabric）送入后級(jí)的高級(jí)觸發(fā)計(jì)算機(jī)（HLT）。
需要注意的是，每一個(gè)子探測(cè)器讀出計(jì)算機(jī)（SDRO）只具有自己所對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)的信息，而沒有整個(gè)探測(cè)器全局信息，因而對(duì)一個(gè)事例的取舍不可能在這一級(jí)做出判斷。要想做出判斷，必須讓所有子系統(tǒng)將同一事例的信息全部送入后級(jí)單一的一臺(tái)高級(jí)觸發(fā)計(jì)算機(jī)（HLT）。這就需要通過(guò)交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的聯(lián)通。
具體的做法是每一個(gè)SDRO將同一事例的數(shù)據(jù)打包，貼上同一臺(tái)HLT的IP地址，然后送入交換機(jī)。交換機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)的IP地址，送到相應(yīng)的HLT計(jì)算機(jī)。可以想象，對(duì)于源源不斷地到來(lái)的不同事例，SDRO必須貼上不同的IP地址，以便讓HLT計(jì)算機(jī)陣列中的每一臺(tái)計(jì)算機(jī)都能平均地分擔(dān)到合理的數(shù)據(jù)處理工作量。每個(gè)事例的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)HTL運(yùn)行的觸發(fā)軟件判選，如果事例中的數(shù)據(jù)符合預(yù)定的觸發(fā)條件，則整個(gè)事例的所有數(shù)據(jù)就會(huì)被送入數(shù)據(jù)獲取計(jì)算機(jī)（DAQ）最終存入磁盤或其它大規(guī)模存儲(chǔ)設(shè)備。
對(duì)于觸發(fā)系統(tǒng)，不應(yīng)該簡(jiǎn)單地理解成為把不要的事例丟掉。降低事例率固然是觸發(fā)系統(tǒng)重要的功能，然而，事例率降低不是唯一的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最大的挑戰(zhàn)是如何保持物理現(xiàn)象的原始性質(zhì)。我們不希望由于觸發(fā)系統(tǒng)的裁剪，使得物理現(xiàn)象呈現(xiàn)出一些并不存在的“新”性質(zhì)。比如，不能由于觸發(fā)系統(tǒng)的裁剪，在本來(lái)平滑的能譜上裁出一個(gè)跳躍變化，好像那里存在一個(gè)新的粒子一樣?？蒲泄ぷ髡叨伎释@得諾貝爾獎(jiǎng)，然而觸發(fā)系統(tǒng)研發(fā)人員卻不希望因?yàn)檫@種人造的“成果”而獲獎(jiǎng)。假如有些物理性質(zhì)不可避免地會(huì)受到觸發(fā)系統(tǒng)的影響，也應(yīng)該知道對(duì)哪些參量在哪些區(qū)域有多大的影響，不能留下一筆糊涂帳。
由于觸發(fā)系統(tǒng)幾乎不可避免地會(huì)裁剪到物理現(xiàn)象的性質(zhì)，因此一代代的高能物理學(xué)工作者都希望除之而后快。不過(guò)由于加速器與探測(cè)器技術(shù)的發(fā)展，一代代新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，因此希望做到“無(wú)觸發(fā)”的夢(mèng)想始終沒有實(shí)現(xiàn)。根據(jù)作者本人以及幾位同事的記憶，近幾十年來(lái)的主要的加速器高能物理實(shí)驗(yàn)都是有觸發(fā)系統(tǒng)的。
觸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要同時(shí)考慮物理實(shí)驗(yàn)的需求和電子電路硬件的功能，可以說(shuō)是實(shí)驗(yàn)高能物理皇冠上的明珠。如果你讀博時(shí)，有可能參與一個(gè)觸發(fā)系統(tǒng)的研究工作，哪怕是在最小的一個(gè)高能物理實(shí)驗(yàn)中，我可以告訴你，這是一個(gè)金不換的機(jī)會(huì)。
這篇文章涵蓋了你未來(lái)博士論文中大約50%的內(nèi)容，通過(guò)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，你又能知道45%左右。
剩下5% 是你的新貢獻(xiàn)，這需要你在實(shí)驗(yàn)室，吃著泡面，夜以繼日，艱苦而有效地工作三四年才能做出來(lái)。
?圖9：實(shí)驗(yàn)室一角
實(shí)際上，在觸發(fā)系統(tǒng)中，我們現(xiàn)在積累的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)都是在這個(gè)領(lǐng)域中數(shù)以千計(jì)的科研人員在幾十年間吃著泡面做出來(lái)的。值得自豪的是，這中間也有作者的一點(diǎn)點(diǎn)貢獻(xiàn)。同樣，將來(lái)你也會(huì)為你的貢獻(xiàn)而自豪的。作者就把這篇文章作為雞湯，為你的泡面調(diào)調(diào)味吧。
制版編輯：黃玉瑩 |
