日前2013年的諾貝爾物理學獎被頒發(fā)給了比利時理論物理學家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學家彼得·希格斯，獲獎緣由是兩人1964年各自提出了希格斯玻色子理論。希格斯玻色子，又稱“上帝粒子”，是最后一種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子，也是解釋物質(zhì)質(zhì)量之謎的最重要粒子。
事實上，真正發(fā)現(xiàn)上帝粒子、做出具體實驗工作的還有位于瑞士日內(nèi)瓦近郊的歐洲核子研究中心(European Organization for Nuclear Research，簡稱 CERN)。他們20多年來的努力并最后發(fā)現(xiàn)新粒子，為理論學家們獲獎提供了最有力的證據(jù)支持。
在CERN的工作中會利用大型強子對撞機進行大量的實驗，在這個過程中對存儲的要求是非常高的，而華為存儲的UDS做到了，這篇文章則將對上帝粒子的發(fā)現(xiàn)過程以及華為存儲所做的貢獻做一個解讀。
希格斯玻色子“上帝粒子”與希格斯場
眾所周知化學領域有一張非常有名的元素周期表(最早由門捷列夫提出)，這張元素周期表一個很大的作用就是語言了很多未知元素的存在，按照元素周期表規(guī)律人們發(fā)現(xiàn)或者創(chuàng)造了很多新的元素(比如鐳)。物理領域也有一個這樣的模型，被稱為標準模型， 在粒子物理學中，標準模型是一套描述強力、弱力和電磁力等三種基本力，以及組成所有物質(zhì)的基本粒子的完美理論。而希格斯玻色子是這個標準模型的最后一個粒子了，它負責給其它粒子以質(zhì)量。
希格斯玻色子提出是在1964年，英國物理學家彼得·希格斯發(fā)表了一篇學術理論文章，提出一種粒子場的存在，預言一種能吸引其他粒子進而產(chǎn)生質(zhì)量的玻色子的存在。他認為，這種玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎，其他粒子在這種粒子形成的場中游弋并產(chǎn)生慣性，進而形成質(zhì)量，形成宇宙，構筑成大千世界。這種理論中的粒子后來被別人以“希格斯”的名稱命名，外號“上帝粒子”。
CERN發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子
2011年12月13日，CERN科學家宣布，他們發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子存在的跡象。但經(jīng)考慮實驗其它誤差后，宣布實驗結果無效。2012年7月CERN宣布在其大型強子對撞機(LHC)試驗中發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子，“上帝粒子”的理論被提出將近50年后被證實。希格斯本人在發(fā)布會上表示CERN的工作是“一項偉大的成就”，這個發(fā)現(xiàn)也是非常難以置信的。
這里提到CERN的實驗，設備是一座位于瑞士日內(nèi)瓦近郊CERN的粒子加速器與對撞機，作為國際高能物理學研究之用。北京時間2008年9月10日下午15：30正式開始運作，成為世界上最大的粒子加速器設備。 LHC包含了一個圓周為27公里的圓形隧道，因當?shù)氐匦蔚木壒饰挥诘叵?0至150米之間。大型強子對撞機將兩束質(zhì)子分別加速到7TeV(7萬億電子伏特)的極高能量狀態(tài)，并使之對撞(其能量狀態(tài)可與宇宙大爆炸后不久的狀態(tài)相比)，其通過環(huán)形隧道內(nèi)分布的1.5億個感應器來收集和傳遞實驗數(shù)據(jù)。尋找標準模型預言的希格斯粒子是LHC任務之一，除此之外LHC還在探索超對稱、額外維等超出標準模型的新物理有很大的貢獻。
CERN將實驗所產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)通過其遍布全球的140多個計算節(jié)點(目前已有超過250k的CPU及超過150P的存儲系統(tǒng))進行分流和存儲。僅8月份，CERN有大約4PB的數(shù)據(jù)，約2.6M個文件從CERN傳遞到11個Tier 1的數(shù)據(jù)中心，并由這些Tier 1數(shù)據(jù)中心繼續(xù)分流到全球140個Tier 2數(shù)據(jù)中心進行存儲與分析。 隨著實驗規(guī)模和級別的不斷提升，2012年，CERN產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)達到20PB，預計2013年將達到25PB。
LHC對其每個組成部分要求都是十分苛刻的。就對存儲的要求而言，可以概括為以下幾個方面。首先是實驗中，一次碰撞試驗傳感器所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾后的待存儲的有效數(shù)據(jù)流可以達到6GB/s，而且對撞機需要以每秒4000萬次撞擊的頻率全天開啟。產(chǎn)生之后，照前文所說實驗數(shù)據(jù)分布于全球100多個數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心之間的交互，對PB級數(shù)據(jù)的管理、分析和統(tǒng)計以及備份都是存儲面臨的巨大挑戰(zhàn)。
CERN對存儲的要求及華為存儲的優(yōu)勢
上文中簡述CERN對存儲方案的要求大概可以包含三個方面。首先是可靠性。特別是在實驗中，存儲系統(tǒng)是絕對不能宕機的;第二是性能。每秒4000萬次撞擊，1.5億個感應器，對存儲的要求是做到極高的帶寬并保持很長時間;第三是TCO和擴展能力。預計CERN在2013年將會產(chǎn)生25PB實驗數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)在2012年是20PB。那么是說CERN每年都需要采購大量的存儲設備加到自己的數(shù)據(jù)中心。所以高性價比和良好的擴展能力是CERN對存儲設備的基本要求。