Un événement candidat boson de Higgs dans le détecteur ATLAS. En utilisant les données ouvertes ATLAS, les étudiants peuvent « redécouvrir » le boson de Higgs par eux-mêmes. Crédit :Collaboration ATLAS/CERN
La collaboration ATLAS du CERN vient de publier le premier jeu de données ouvert de l'exploitation à la plus haute énergie du Large Hadron Collider (LHC) à 13 téraélectronvolts (TeV). La nouvelle version est spécialement développée pour l'enseignement des sciences, soulignant l'engagement de longue date de la collaboration envers les étudiants et les enseignants utilisant les données ATLAS en libre accès et les outils associés.
« La collaboration ATLAS est fière de rendre publiques ces données pour un apprentissage avancé, " dit Karl Jakobs, porte-parole d'ATLAS. "Nos données ouvertes sur les collisions à haute énergie, enregistré lors de la deuxième période d'exploitation du LHC, fournir un aperçu du monde réel de l'analyse de la physique des particules. Étudiants, les chercheurs et les personnes intéressées seront en mesure de reproduire les résultats de la physique d'ATLAS de manière totalement réaliste, comprendre par eux-mêmes l'étude fascinante de la nature à son niveau le plus profond."
La collaboration ATLAS rend publics 10 femtobarns inverses (fb -1 ) des données de 13 TeV. Pour le contexte, cela correspond à environ 1 quadrillion de collisions proton-proton (c'est 1 suivi de 15 zéros), ou 500, 000 bosons de Higgs produits. Il s'agit également à peu près de la même quantité de données que la collaboration ATLAS a utilisée pour découvrir le boson de Higgs en 2012. Explorez ATLAS Open Data à l'aide du logiciel et des outils disponibles ici, ou sur le portail Open Data du CERN.
En plus de nouveaux ensembles de données ouverts impressionnants, la collaboration ATLAS a également publié de nouveaux ensembles de données simulées, logiciel d'analyse web et hors ligne, ainsi qu'une documentation complète et des tutoriels. "Ce sont les outils du métier de physicien des particules, nous permettant de passer de la prise de données aux mesures physiques et éventuellement à la découverte, " dit Arturo Sánchez Pineda, co-responsable de l'équipe ATLAS Open Data (Université d'Udine, ICTP et INFN, Italie). "Les ensembles de données simulés permettent aux physiciens de comparer la théorie avec des données réelles. Ils sont basés sur des modèles théoriques des processus physiques attendus se déroulant dans les collisions, ainsi qu'une description détaillée du détecteur ATLAS. En fournissant de telles ressources, nous espérons responsabiliser les étudiants, professeurs et autodidactes dévoués dans le monde entier pour apprendre et enseigner la physique expérimentale des particules, ainsi que l'informatique derrière le terrain."
Animation du détecteur ATLAS utilisant ROOTJS. Crédit :CERN
"Découvertes à faire soi-même"
L'une des caractéristiques les plus intéressantes de la nouvelle version d'ATLAS Open Data est sa capacité à mettre les apprenants dans le rôle de découvreur. "Pour la première fois, les étudiants pourront « redécouvrir » le boson de Higgs (dans trois canaux de désintégration différents) et pourront même rechercher dans les données des données physiques au-delà du modèle standard, comme la matière noire, " explique Kate Shaw, co-responsable de l'équipe ATLAS Open Data (Université du Sussex, ROYAUME-UNI.). "Ces nouvelles pistes d'étude permettront d'améliorer considérablement la compréhension du côté expérimental de l'analyse des données, un avantage particulier pour les chercheurs en herbe."
L'équipe d'ATLAS Open Data a travaillé en étroite collaboration avec les étudiants et les enseignants pendant le développement, en organisant soigneusement la sortie pour garantir que les étudiants obtiennent la meilleure expérience éducative dès la sortie de la boîte. "Nous voulions tirer parti de notre expérience avec la publication de données ouvertes de 8 TeV en fournissant des analyses de physique plus complexes pour l'étude et en raccourcissant le processus de configuration requis, " déclare Leonid Serkin de l'équipe ATLAS Open Data (Université d'Udine, ICTP et INFN, Italie). "Cette fois, les étudiants peuvent accéder aux ensembles de données, écrivez du code d'analyse et commencez à produire des résultats en quelques minutes à l'aide du cloud computing et d'outils tels que le cadre d'analyse CERN ROOT. Les millions d'événements de collision indépendants de 13 TeV peuvent ainsi être analysés à partir de presque n'importe quel ordinateur commercial."
Enrichir l'enseignement mondial de la physique
Chaque année, des centaines d'étudiants sur tous les continents explorent ATLAS Open Data dans le cadre de leur programme d'études. Leur portée peut aller de projets d'une journée de lycée à des analyses approfondies pour leur mémoire de maîtrise.
Par exemple, à l'Université de Montréal, Canada, Jean-François Arguin utilise ATLAS Open Data pour reproduire un environnement de recherche plus réaliste pour ses étudiants de deuxième année. « Cela fait un changement bienvenu par rapport à l'apprentissage des livres, c'est ainsi que la physique est traditionnellement enseignée, " explique-t-il. " En utilisant ATLAS Open Data, les étudiants passent trois semaines à recréer les découvertes particulaires majeures de la fin du 20e siècle :le boson Z, boson W et quark top. Le processus développe leurs compétences en tant que chercheurs, qui ne sont pas toujours corrélées à celles qu'elles développent dans les cursus traditionnels.
La préparation des étudiants aux travaux de recherche est également une partie importante du programme de l'Université de Lund (Suède). Là, Else Lytken et Caterina Doglioni divisent leurs étudiants de premier cycle en groupes de mini-analyses, chacun se concentrant sur une analyse ATLAS Open Data. "Une partie importante de ce cours est la reconstruction et l'identification de particules, ainsi que la compréhension des stratégies d'analyse, " dit Lytken. " ATLAS Open Data joue un rôle clé dans l'initiation des étudiants à ces concepts tout en leur donnant l'impression d'être un physicien. "
Maintenant, étudiants et enseignants se tournent vers les possibilités du 13 TeV. "Les étudiants ont hâte de mettre la main sur un boson de Higgs, " ajoute Doglioni. " C'est une perspective incroyablement excitante :suivre les étapes de cette fameuse découverte, en utilisant des données réelles de l'expérience qui l'a trouvé."
Alors que le monde jette un premier regard sur les données ouvertes de 13 TeV, la Collaboration ATLAS prépare déjà sa prochaine version de contenu éducatif. Attendez-vous à plus d'outils, tutoriels et analyses à publier cette année, à mesure que le projet ATLAS Open Data continue de croître.
