Was machen Physikerinnen und Physiker mit einer Rechnerfarm ?
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Was machen Physikerinnen und Physiker mit einer Rechnerfarm ?. Hanna Kluge CMS DESY in Zeuthen. Zeuthen, den 4.12.2007. Inhalt. Zeuthen 2007 Techisches. Seminar Hanna Kluge Page 1.

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Presentation Transcript


Hanna kluge cms desy in zeuthen

Was machen Physikerinnen und Physiker mit einer Rechnerfarm ?

Hanna Kluge

CMS

DESY in Zeuthen

Zeuthen, den 4.12.2007


Hanna kluge cms desy in zeuthen

Inhalt

Zeuthen 2007 Techisches. Seminar Hanna Kluge Page 1

Viele kleine Teilchen – viele schnelle Rechner

Die Hauptfragen

der

Teilchenphysik

Rechner

Wieviele, wie schnell, wie zuverlaessig

Experiment versus Theorie

Fragen sind immer erwünscht


Hanna kluge cms desy in zeuthen

Hauptfragen der Teilchenphysik

Was haelt die Welt im Innersten zusammen?

Wo kommt die Masse her ?

Was ist ein elementares Teilchen?

Standardmodell der

Teilchenphysik

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Sind es wirklich nur drei Familien ?

Frage: Gibt es nur drei Sorten von Neutrinos ?

(und damit drei Familien von Elementarteilchen)

Antwort: Mache ein Experiment

Benutze einen Beschleuniger

Baue einen Detektor

Erzeuge 20 Millionen Z Bosonen

Zeichne diese Daten auf

Werte diese Daten aus

Vergleiche die Daten mit einem

Model fuer 2,3,4 Neutrinos

Schaue was raus kommt

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Der Beschleuniger z.B. LEP

Ort: CERN

Zeit:1989-2003

Teilchen: Elektronen und Positronen

Energie 2 x 45 GeV

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Experiment wie L3

Teilchen hinterlassen im Detektor Spuren

Elektrische Signale werden aufgezeichnet

(online) und verarbeitet (Trigger,verdichten)

Daten: Signalhoehe, Laufzeiten der Signale….

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Ereignisse sind wechselwirkungen

Ereignisse und Daten

Ereignisse sind Wechselwirkungen

Anzahl der Ereignisse/Experiment: Mio. bis Mrd.

Sie enthalten zunaechst die Rohdaten

Spaeter die bearbeiteten Daten

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Wieviele Daten brauchen wir ?

Gesucht : Alle Z-Zerfaelle = Inklusive

Sichtbare und unsichtbare

Zerfaelle

In geladene in ungeladene

und ungeladene

Teilchen

Methode: Zaehlen aller dieser Zerfaelle

Genauigkeit: per mille oder besser

20 Mio events

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Physikalische Messgroessen

  • Cross section= Wirkungsquerschnitt

    = Anzahl der Events eines bestimm-

    ten Typs

  • Energie eines Teilchens, Information

    aus dem Kalorimeter

  • Impuls/Ort eines Teilchens gemessen

    mit Spurdetektoren, Ort und Signal

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Was macht man nun auf der PC Farm?

Berechnung der Eigenschaften der erzeugten Teilchen

Rekonstruktion

Ereignisauswahl

Analyse

Vergleich mit Modellen

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Was passiert mit den Rohdaten ?

  • Rekonstruktion der Rohdaten  SCHRITT 1

  • Rekonstruktion eines Spurpunktes ineinem Detektors

  • (Gravitationzentrum=Spurpunkt)

  • Rekonstruktion eines Spursegmentes aus den Spurpunkten

  • eines Detektors

  • Rekonstruktion einer Teilchenspur aus den Spursegmenten

  • Bestimmung des Impulses ( unter Annahme einer

  • Teilchenmasse) und der Teilchenladung ( Magnetfeld)

  • Bestimmung der Teilchenenergie fuer geladene und neutrale

  • Teilchen aus der Schauerform und der Laenge des Schauers,

  • Zuordnung von Spuren und Schauern

  • Bestimmung der Teilchenart

  • Zuordnung der Spuren zu Vertices

  • Abspeichern der Informationen

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Ereignisauswahl

Bestimmte physikalische Prozesse haben bestimmte Topologien

Topologie: Ereignisgestalt --- Anzahl der Teilchen,

raeumliche Verteilung

Untergruppierungen

Z Zerfaelle: leptonisch zwei Elektronen, Muonen

hadronisch zwei Jets

neutrale nichts (ein Photon)

Suche in den 20 Mio. Events nach Z-Zerfaellen

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Analyse

Hierfuer reicht manchmal der eigene PC!!!!

Stelle fuer alle gefundenen Z-Zerfaelle die physikalischen

Groessen graphisch dar, beruecksichtige die Fehler der Messung

Suche nach einer passenden theoretischen Beschreibung

---- Anpassung einer mathematischen Kurve ( Fitten)

damit ist der PC schon mal einige Zeit beschaeftigt

---- Monte Carlo Rechnungen

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Monte Carlo Rechnungen

Da freut sich die PC Farm ……

Wie viele Mio. Ereignisse muss ich erzeugen,

damit mein Ergebnis nicht durch die Fehler

dieser Rechnungen dominiert wird?

Definition : Monte Carlo Ereignisse sind mit dem Rechner

kuenstlich erzeugte Events, die auf dem jeweils

aktuellen Wissenstand beruhen.

Methode: Erst werden die Impulse und Energien der Teilchen

generiert, dann die Verhaeltnisse im Detektor

simuliert, dann die Events analysiert.

Zeuthen 2007 Technisches Seminar Hanna Kluge Page 14


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Monte Carlo Rechnungen

Erfahrungswert: 10 x mehr Monte Carlo Ereignisse

20 Mio. Ereignisse Rohdaten

18 Mio. Z Zerfaelle  180 Mio. generierte Events

Achtung : das ist ein sehr einfaches Beispiel!

Bei jeder Aenderung des Modells ( und wir verbessern die

Modelle staendig), bei jeder neuen Erkenntnis ueber den

Detektor    Re-bearbeitung der Daten

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Wiederbearbeitung der Daten

  • Warum kommt es zu solchem Rerunning ?

  • Es gibt neue bessere Modelle Rerun der Monte Carlo

  • Ereignisse

  • 2. Es gibt neue Erkenntnisse ueber den Detektor  Rerun der

  • Daten

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Ursprungsfrage : Anzahl der Familien

Erinnern Sie Sich noch ?

Wieviele Familien von Elementarteilchen gibt es ?

Wieviele Neutrinos gibt es ? 2 oder 3 oder 4

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Anzahl von Neutrinos

oder

3

2.94+/-0.11

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Uebrigens …….

Muss der Physiker oder die Physikerin nicht ihre Daten

und ihr Monte Carlo selber machen  Arbeitsgruppen

fuer MC und Datenbearbeitung

Daten und MC zentral auch gespeichert

Und heute ist die Farm GRID aber das ein anderer

Vortrag……..

Danke fuer die Aufmerksamkeit und fuer die Bereitstellung

der PC Farmen….

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