粒子物理实验数据处理与分析  021M2036H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:一级学科普及课 | 任课教师:季晓斌,孙胜森,袁野
授课时间: 星期三, 第1、2、3节
授课地点: 教1-404
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20
授课时间: 星期三, 第1、2、3节
授课地点: 教1-404
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20
课程编号: 021M2036H 课时: 54 学分: 3.0
课程属性: 一级学科普及课 主讲教师:季晓斌,孙胜森,袁野
英文名称: Experimental data processing and analysis techniques for the particle physics

教学目的、要求

本课程为物理学一级学科粒子物理与原子核物理专业研究生的专业普及课。物理学是一门实验科学,随着人们对物质结构的理解越来越深入,粒子物理与核物理实验变得更为复杂,为了获得高精度与可靠的实验结果,数据获取、分析与处理的基本方法是实验物理的重要环节。通过听课、阅读文献,希望学生了解核与粒子物理一些主要前沿实验的研究方向,熟悉探测器、电子学、触发及软件开发中的一些基本概念,掌握实验中数据处理及分析的基本方法。学会运用最常用的工具软件和方法,对粒子物理与核物理实验中产生的物理信号进行正确的分析和处理,获得可靠的物理结果。从而使学生为从事粒子物理与核物理的研究打下坚实的基础。

预修课程

粒子探测技术

教 材

主要内容

第一章 引论 (9学时) 核与粒子物理研究前沿介绍;主要物理过程简介(如e+e-对撞的主要物理过程及本底);主要实验装置简介;数据获取及处理的一般方法概述(参数拟合基本方法介绍)。 

第二章 实验数据类型、结构和数据存储 (6学时) 数据产生及处理流程;介绍三种基本数据类型:事例数据(原始与重建数据)、探测器状态数据(数据库)、描述性数据(XML文件);数据存储的格式等 

第三章 探测器刻度与校准 (9学时,重点,难点) 量能器、径迹室以及粒子鉴别系统的刻度;探测器几何位置的校准。 

第四章 事例重建 (9学时,重点,难点) 长寿命带电荷粒子的径迹重建;中性粒子径迹及能量重建;事例顶点的重建。

第五章 物理分析及常用的物理分析技术与工具 (9学时,难点) 
1. 如何测量物理量,如质量、宽度、寿命、分支比和截面等,举例说明。
2. 事例选择:采用次级顶点的重建、运动学拟合和粒子鉴别等工具。 
3. Dalitz 图分析、分波分析简介。
4.盲分析方法简介。 
 
第六章 实验误差分析与处理 (3学时,重点) 实验测量的目的;测量误差分类(统计误差,系统误差,过失误差);系统误差的来源(如Monte-Carlo真实化响应模拟得不好时,会带来系统误差等);测量数据的表示及误差传递方法。 

教学手段与方法:课堂讲授为主
考核方式:课堂闭卷测验结合期末闭卷考试

参考文献

1. C. Amsler et al., Physics Letters B667, 1 (2008).
2. Glen Cowan, “Statistical Data Analysis”, Oxford Science Publications 1998 3.R. K. Bock, et al., Data analysis techniques for high-energy physics experiments, Cambridge University Press