Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Introduction to Data Analysis in Experimental Particle Physics
Course of study:
2018/2019
Code:
JFT-2-044-s
Faculty of:
Physics and Applied Computer Science
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
-
Field of study:
Technical Physics
Semester:
0
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Responsible teacher:
dr hab. inż. Grabowska-Bołd Iwona (iwona.grabowska@cern.ch)
Academic teachers:
dr hab. inż. Grabowska-Bołd Iwona (iwona.grabowska@cern.ch)
Module summary

Zajęcia prowadzone będą z użyciem rzeczywistych danych ze zderzeń proton-proton zebranych przez eksperyment ATLAS na LHC w roku 2012.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Skills
M_U001 Student potrafi dobrać kryteria selekcji przypadków do badanego problemu, a następnie je wykorzystać w analizie danych eksperymentalnych FT2A_U04, FT2A_U02 Execution of a project
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie jak zbudowane są współczesne detektory cząstek na podstawie eksperymentu ATLAS na LHC FT2A_W01 Execution of a project
M_W002 Student zna i rozumie w jaki sposób cząstki oddziałują z detektorem FT2A_W01 Execution of a project
M_W003 Student zna i rozumie sygnatury eksperymentalne dla wybranych cząstek FT2A_W01 Execution of a project
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Others
E-learning
Skills
M_U001 Student potrafi dobrać kryteria selekcji przypadków do badanego problemu, a następnie je wykorzystać w analizie danych eksperymentalnych - - - + - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Student zna i rozumie jak zbudowane są współczesne detektory cząstek na podstawie eksperymentu ATLAS na LHC + - - + - - - - - - -
M_W002 Student zna i rozumie w jaki sposób cząstki oddziałują z detektorem + - - + - - - - - - -
M_W003 Student zna i rozumie sygnatury eksperymentalne dla wybranych cząstek + - - + - - - - - - -
Module content
Lectures:
  1. Wykład 3: Projekt ATLAS Open Data (3h)

    1. Omówienie projektu ATLAS Open Data: charakterystyka używanych danych
    2. Kryteria selekcji przypadków
    3. Definicje wybranych zmiennych kinematycznych używanych do analizy danych
    4. Ograniczenia danych używanych w projekcie ATLAS Open Data

  2. Wykład 1: Wprowadzenie do tematyki zajęć (2h)

    1. Omówienie zasady działania współczesnego detektora cząstek na przykładzie eksperymentu ATLAS na LHC
    2. Oddziaływanie cząstek z materią detektora
    3. Zderzenia proton-proton w Modelu Standardowym: procesy częste i rzadkie, poszukiwanie sygnałów spoza Modelu Standardowego

  3. Wykład 6: Znaczącość pomiaru (2h)

    1. Procesy częste i rzadkie w Modelu Standardowym
    2. Niepewność pomiarowa w fizyce cząstek

  4. Wykład 4: Statystyczna metoda analizy danych I (2h)

    1. Zmienne kinematyczne używane w analizie danych
    2. Omówienie przykładowych rozkładów zmiennych kinematycznych na przykładzie przypadków z produkcją par kwarków t

  5. Wykład 5: Statystyczna metoda analizy danych II (2h)

    1. Omówienie kryteriów selekcji przypadków sygnału na przykładzie par kwarków t
    2. Optymalizacja kryteriów selekcji w celu optymalizacji liczby przypadków sygnału i tła

  6. Wykład 7: Narzędzia do analizy danych (2h)

    1. Format dostępnych danych: przypadki rzeczywiste i symulowane
    2. Narzędzia do analizy danych na przykładzie atlas-outreach-data-tools-framework

  7. Wykład 2: Metody pomiaru w fizyce cząstek (2h)

    1. Omówienie metod analizy danych w fizyce cząstek: definicja sygnału i tła
    2. Wizualizacja przypadków a statystyczna analiza danych
    3. Przykład: pomiar cząstki Z z rozpadem na dwa leptony

Project classes:
  1. Projekt 1: Pomiar bozonu W (3h)

    1. Omówienie sygnatury cząstki W
    2. Omówienie kryteriów selekcji cząstki W
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu cząstki W

  2. Projekt 2: Pomiar bozonu Z (2h)

    1. Omówienie sygnatury cząstki Z
    2. Omówienie kryteriów selekcji cząstki Z
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu cząstki Z

  3. Projekt 3: Pomiar par kwarków t (2h)

    1. Omówienie sygnatury kwarka t
    2. Omówienie kryteriów selekcji kwarka t
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu kwarków t

  4. Projekt 4: Analiza produkcji par cząstek WZ (2h)

    1. Przypomnienie informacji na temat sygnatur cząstek W i Z
    2. Omówienie kryteriów selekcji dla produkcji cząstek WZ
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu cząstek WZ

  5. Projekt 5: Analiza produkcji par cząstek ZZ (2h)

    1. Przypomnienie informacji na temat sygnatury cząstki Z
    2. Omówienie kryteriów selekcji dla produkcji cząstek ZZ
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu cząstek ZZ

  6. Projekt 6: Pomiar cząstki Higgsa (2h)

    1. Omówienie sygnatury cząstki Higgsa
    2. Omówienie kryteriów selekcji przypadków z produkcją cząstki Higgsa
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych produktów rozpadu bozonu Higgsa

  7. Projekt 7: Poszukiwanie sygnału od nowej cząstki Z prim (2h)

    1. Omówienie sygnatury cząstki Z’
    2. Omówienie kryteriów selekcji przypadków z produkcją cząstki Z’
    3. Wykonanie wybranych rozkładów zmiennych kinematycznych dla kandydatów na nową cząstkę Z’

Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 90 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Participation in lectures 15 h
Participation in laboratory classes 15 h
Completion of a project 30 h
Preparation for classes 15 h
Contact hours 15 h
Additional information
Method of calculating the final grade:

Zaliczenie przedmiotu na podstawie aktywności na zajęciach, wykonania projektów laboratoryjnych oraz obecności na wykładach. Ocena końcowa na podstawie ocen cząstkowych z wykonanych projektów zgodnie z Regulaminem Studiów AGH. Obecność na wykładach obowiązkowa.

Prerequisites and additional requirements:

Podstawowe wiadomości z fizyki cząstek elementarnych.
Zalecany wcześniejszy udział w przedmiotach:
- Cząstki elementarne i ich oddziaływania
- Wstęp do oddziaływań hadronów

Recommended literature and teaching resources:

D.H. Perkins, Wstęp do fizyki wysokich energii, PWN, 2005.
A. Bettini, Introduction to elementary Particle Physics , Cambridge, 2008.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:

http://inspirehep.net/search?ln=en&ln=en&p=find+a+Grabowska-Bold&of=hb&action_search=Search&sf=&so=d&rm=citation&rg=25&sc=1

Additional information:

None