Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Wprowadzenie do analizy danych w eksperymentalnej fizyce cząstek
Tok studiów:
2018/2019
Kod:
JFT-1-046-s
Wydział:
Fizyki i Informatyki Stosowanej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Fizyka Techniczna
Semestr:
0
Profil kształcenia:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma i tryb studiów:
Stacjonarne
Osoba odpowiedzialna:
dr hab. inż. Grabowska-Bołd Iwona (iwona.grabowska@cern.ch)
Osoby prowadzące:
dr hab. inż. Grabowska-Bołd Iwona (iwona.grabowska@cern.ch)
Krótka charakterystyka modułu

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

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń)
Wiedza
M_W001 Student zna i rozumie jak zbudowane są współczesne detektory cząstek na podstawie eksperymentu ATLAS na LHC FT1A_W04, FT1A_W01, FT1A_W03 Wykonanie projektu
M_W002 Student zna i rozumie w jaki sposób cząstki oddziałują z detektorem FT1A_W01 Wykonanie projektu
M_W003 Student zna i rozumie sygnatury eksperymentalne dla wybranych cząstek FT1A_W01 Wykonanie projektu
Umiejętności
M_U001 Student potrafi dobrać kryteria selekcji przypadków do badanego problemu, a następnie je wykorzystać w analizie danych eksperymentalnych FT1A_U03, FT1A_U02, FT1A_U04 Wykonanie projektu
Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć
Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Inne
E-learning
Wiedza
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 + - - + - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student potrafi dobrać kryteria selekcji przypadków do badanego problemu, a następnie je wykorzystać w analizie danych eksperymentalnych - - - + - - - - - - -
Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład:
  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

Ćwiczenia projektowe:
  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’

Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w wykładach 15 godz
Udział w ćwiczeniach laboratoryjnych 15 godz
Wykonanie projektu 30 godz
Przygotowanie do zajęć 15 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe z nauczycielem 15 godz
Pozostałe informacje
Sposób obliczania oceny końcowej:

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.

Wymagania wstępne i dodatkowe:

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

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

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

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

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

Informacje dodatkowe:

Brak