De ATLAS-samenwerking bij CERN heeft zojuist de eerste open dataset vrijgegeven van de Large Hadron Collider's (LHC) hoogste energie-run bij 13 teraelectronvolts (TeV). De nieuwe release is speciaal ontwikkeld voor het wetenschappelijk onderwijs, het onderstreept de langdurige inzet van de samenwerking voor studenten en docenten die gebruik maken van open-access ATLAS-gegevens en gerelateerde tools.

"De ATLAS-samenwerking is er trots op deze gegevens openbaar te maken voor geavanceerd leren, " zegt Karl Jakobs, ATLAS-woordvoerder. "Onze open data over botsingen met hoge energie, opgenomen tijdens de tweede run van de LHC, inzicht geven in de echte wereld van deeltjesfysica-analyse. studenten, wetenschappers en geïnteresseerden zullen ATLAS-fysica-resultaten op een volledig realistische manier kunnen reproduceren, begrijpen voor zichzelf de fascinerende studie van de natuur op het diepste niveau."

De ATLAS-samenwerking maakt 10 inverse femtobarns openbaar (fb ^–1 ) van de 13 TeV-gegevens. Voor de context, dit komt overeen met ongeveer 1 quadriljoen proton-protonbotsingen (dat is 1 gevolgd door 15 nullen), of 500, 000 geproduceerde Higgs-bosonen. Het is ook ongeveer dezelfde hoeveelheid gegevens die de ATLAS-samenwerking gebruikte om het Higgs-deeltje in 2012 te ontdekken. Verken ATLAS Open Data met behulp van de software en tools die hier beschikbaar zijn, of op het CERN Open Data Portal.

Naast indrukwekkende nieuwe open datasets, de ATLAS-samenwerking heeft ook nieuwe gesimuleerde datasets uitgebracht, webgebaseerde en offline analysesoftware, evenals uitgebreide documentatie en tutorials. "Dit zijn de instrumenten van het vak van een deeltjesfysicus, waardoor we van het nemen van gegevens naar natuurkundige metingen en uiteindelijk ontdekking kunnen gaan, " zegt Arturo Sánchez Pineda, co-leider van het ATLAS Open Data-team (Universiteit van Udine, ICTP en INFN, Italië). "Gesimuleerde datasets stellen natuurkundigen in staat om theorie te vergelijken met echte gegevens. Ze zijn gebaseerd op theoretische modellen van de verwachte natuurkundige processen die plaatsvinden in de botsingen, samen met een gedetailleerde beschrijving van de ATLAS-detector. Door het verstrekken van dergelijke middelen, we hopen studenten te empoweren, professoren en toegewijde zelfleerders over de hele wereld om experimentele deeltjesfysica te leren en te onderwijzen, evenals de informatica achter het veld."

"Doe-het-zelf ontdekkingen"

Een van de meest opwindende kenmerken van de nieuwe ATLAS Open Data-release is de mogelijkheid om leerlingen in de rol van ontdekker te plaatsen. "Voor de eerste keer, studenten zullen het Higgs-deeltje kunnen 'herontdekken' (in drie verschillende vervalkanalen) en zelfs door de gegevens kunnen zoeken voor fysica buiten het standaardmodel, zoals donkere materie, " legt Kate Shaw uit, co-leider van het ATLAS Open Data-team (University of Sussex, VK). "Deze nieuwe studierichtingen zullen het begrip van de experimentele kant van data-analyse aanzienlijk vergroten - een bijzonder voordeel voor beginnende onderzoekers."

Het ATLAS Open Data-team werkte tijdens de ontwikkeling nauw samen met studenten en docenten, het zorgvuldig samenstellen van de release om ervoor te zorgen dat studenten de beste educatieve ervaring direct uit de doos krijgen. "We wilden voortbouwen op onze ervaring met de 8 TeV open data-release door complexere natuurkundige analyses te leveren voor studie en het vereiste installatieproces te verkorten, " zegt Leonid Serkin van het ATLAS Open Data-team (Universiteit van Udine, ICTP en INFN, Italië). "Deze keer, studenten hebben toegang tot de datasets, schrijf analysecode en begin binnen enkele minuten met het produceren van resultaten met behulp van cloud computing en tools zoals het CERN ROOT-analyseraamwerk. De miljoenen onafhankelijke 13 TeV-botsingsgebeurtenissen kunnen dus worden geanalyseerd vanaf bijna elke commerciële computer."

Verrijking van het wereldwijde natuurkundeonderwijs

Elk jaar, honderden studenten op elk continent verkennen ATLAS Open Data als onderdeel van hun curriculum. Hun reikwijdte kan variëren van eendaagse middelbare schoolprojecten tot diepgaande analyses voor hun masterproef.

Bijvoorbeeld, aan de Universiteit van Montreal, Canada, Jean-François Arguin gebruikt ATLAS Open Data om een ​​meer realistische onderzoeksomgeving voor zijn tweedejaarsstudenten te reproduceren. "Het is een welkome afwisseling van leren uit boeken, dat is hoe natuurkunde traditioneel wordt onderwezen, " legt hij uit. "Met behulp van ATLAS Open Data, de studenten besteden drie weken aan het nabootsen van de belangrijkste deeltjesontdekkingen van de late 20e eeuw:het Z-boson, W-boson en top-quark. Het proces ontwikkelt hun vaardigheden als onderzoekers, die niet altijd gecorreleerd zijn met degene die ze ontwikkelen door middel van traditionele cursussen."

Het voorbereiden van studenten op onderzoekswerk is ook een belangrijk onderdeel van het programma van de Lund University (Zweden). Daar, Else Lytken en Caterina Doglioni verdelen hun studenten in mini-analysegroepen, elk gericht op één ATLAS Open Data-analyse. "Een belangrijk onderdeel van deze cursus is de reconstructie en identificatie van deeltjes, evenals het begrip van analysestrategieën, ", zegt Lytken. "ATLAS Open Data speelt een sleutelrol bij het introduceren van deze concepten bij studenten, terwijl het hen het gevoel geeft een fysicus te zijn."

Nutsvoorzieningen, studenten en docenten kijken naar de mogelijkheden van 13 TeV. "De studenten kunnen niet wachten om een ​​Higgs-deeltje in handen te krijgen, ", voegt Doglioni toe. "Het is een ongelooflijk opwindend vooruitzicht:om de stappen van die beroemde ontdekking te volgen, met behulp van echte gegevens van het experiment dat het vond."

Terwijl de wereld voor het eerst naar open data van 13 TeV kijkt, de ATLAS-samenwerking bereidt al de volgende release van educatieve inhoud voor. Kijk uit naar meer tools, tutorials en analyses die dit jaar worden gepubliceerd, terwijl het ATLAS Open Data-project blijft groeien.