Datenanalyse in der Kern- und Teilchenphysik
Data Analysis in Particle Physics

Modul PH2099

Diese Modulbeschreibung enthält neben den eigentlichen Beschreibungen der Inhalte, Lernergebnisse, Lehr- und Lernmethoden und Prüfungsformen auch Verweise auf die aktuellen Lehrveranstaltungen und Termine für die Modulprüfung in den jeweiligen Abschnitten.

Basisdaten

PH2099 ist ein Semestermodul in Deutsch oder Englisch auf Master-Niveau das im Wintersemester angeboten wird.

Das Modul ist Bestandteil der folgenden Kataloge in den Studienangeboten der Physik.

  • Allgemeiner Spezialfachkatalog Physik
  • Spezifischer Spezialfachkatalog Kern-, Teilchen- und Astrophysik

Soweit nicht beim Export in einen fachfremden Studiengang ein anderer studentischer Arbeitsaufwand ("Workload") festgelegt wurde, ist der Umfang der folgenden Tabelle zu entnehmen.

GesamtaufwandPräsenzveranstaltungenUmfang (ECTS)
150 h 75 h 5 CP

Inhaltlich verantwortlich für das Modul PH2099 ist Stephan Paul.

Inhalte, Lernergebnisse und Voraussetzungen

Inhalt

In einer Kombination aus Vorlesung und praktischen Übungen am Computer wird der Weg vom Experiment zu den physikalischen Aussagen dargestellt. Dabei wird vor allem von der Problematik typischer Hochenergiephysikexperimente ausgegangen. Die Methoden und Prinzipien der Datenanalyse sind aber allgemeingültig. Die Themengebiete umfassen u. a. Datenaufbereitung, Ereignisrekonstruktion, Umgang mit Datensätzen, Fit-Methoden, Ereignissimulation sowie die Bestimmung von statistischen und experimentellen bzw. methodischen (systematischen) Fehlern. Dabei wird auch eine Einführung in die Benutzung moderner Programmpakete zur Datenanalyse gegeben (z.B. ROOT). Die Arbeit wird zum Teil an Datensätzen aus aktuellen Experimenten durchgeführt.

Lernergebnisse

Nach erfolgreicher Teilnahme an diesem Modul ist der/die Studierende in der Lage,

- zu Datensätzen nicht zu großer Komplexität Analysewerkzeuge mit dem Programmpaket root.cern.ch selbst zu entwickeln.

- Methoden der statistischen Signifikanz auf vorgegebene oder selbst erzeugte Resultate anzuwenden.

- Konkrete Standard-Werkzeuge wie z.B. den in der Vorlesung besprochenen Kalman-Filter in ihrer Arbeitsweise zu erklären.

- weitergehende Schritte der Datenanalyse wissenschaftlicher Experimente, wie komplexe Spurfindungs-Algorithmen oder der Weg zur Veröffentlichung im Peer-Review-Verfahren, wiederzugeben.

Voraussetzungen

Der Kurs hat keine besonderen, über die der Masterstudiengänge hinausgehenden Voraussetzungen.

Lehrveranstaltungen, Lern- und Lehrmethoden und Literaturhinweise

Lehrveranstaltungen und Termine

ArtSWSTitelDozent(en)Termine
VU 4 Computergestützte Datenanalyse in der Kern- und Teilchenphysik Grube, B. Dienstag, 14:00–16:00
sowie Termine in Gruppen

Lern- und Lehrmethoden

lecture, beamer presentation, board work

Medienformen

Smartboard, pdf Dateien als Vorlesungsmaterial verfügbar. Eigener Labtop zum Nachvollziehen der Programmierschritte von Vorteil.

Literatur

Standard-Lehrbücher der Datenanalyse, S. Brandt, Datenanalyse mit statistischen Methoden und Computerprogrammen, Press, Flannery, Teukolsky, Vetterling, Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing, Particle Data Group: Review of Particle Physics, V. Blobel, E. Lohrmann: Statistische und numerische Methoden der Datenanalyse, Artikel aus wissenschaftlichen Journalen

Modulprüfung

Beschreibung der Prüfungs- und Studienleistungen

In einer mündlichen Prüfung wird das Erreichen der Lernergebnisse durch Verständnisfragen und Beispielaufgaben bewertet.

Die Prüfung kann in Übereinstimmung mit §12 (8) APSO auch schriftlich abgehalten werden, in diesem Fall ist der Richtwert für die Prüfungsdauer 60 Minuten.

Wiederholbarkeit

Eine Wiederholungsmöglichkeit wird am Semesterende angeboten. Eine Wiederholungsmöglichkeit wird im Folgesemester angeboten.

Kondensierte Materie

Wenn Atome sich zusammen tun, wird es interessant: Grundlagenforschung an Festkörperelementen, Nanostrukturen und neuen Materialien mit überraschenden Eigenschaften treffen auf innovative Anwendungen.

Kern-, Teilchen-, Astrophysik

Ziel der Forschung ist das Verständnis unserer Welt auf subatomarem Niveau, von den Atomkernen im Zentrum der Atome bis hin zu den elementarsten Bausteinen unserer Welt.

Biophysik

Biologische Systeme, vom Protein bis hin zu lebenden Zellen und deren Verbänden, gehorchen physikalischen Prinzipien. Unser Forschungsbereich Biophysik ist deutschlandweit einer der größten Zusammenschlüsse in diesem Bereich.