View Project

Norwegian AI Directory

Norwegian High Energy Particle Physics research with the ATLAS detector at the Large Hadron Collider - Run2 at 13 TeV


Description:

Large Hadron Collider (LHC) og ATLAS eksperimentet har så langt vært en stor suksess. Foreløpig står oppdagelsen av Higgs-partikkelen og den nitidige søken etter nye fysiske fenomener fram som de største høydepunktene, og det er allerede lagt ambisiøse planer for fortsettelsen: Hva består den mørke materien av? Hvordan kan vi forklare gravitasjonskraften på mikroskopisk skala? HEPP-medlemmer har bidratt med å betjene ATLAS-detektoren, den informasjonsteknologiske infrastrukturen samt samle og analysere 140 fb-1 med data ved en energi på 13 TeV. Fysikkpublikasjonene omfatter søk etter nye fysiske fenomener og presise målinger av prosesser beskrevet i Standardmodellen (Higgs-bosonet og b-kvarken). ATLAS har totalt 900 publikasjoner i tidsskrifter med fagfellevurdering. I cirka 5% av disse har vi vært direkte involvert. Vi har vært delaktige i prosessen gjennom enten redaksjonelt arbeid eller intern evaluering, og har presentert resultatene ved internasjonale konferanser. Vi har gjort målinger av Higgs-partikkelens henfallskanaler og satt strenge grenser på den mulige eksistensen av supersymmetriske partikler, samt mer eksotiske partikler: kraftpartikler som formidler nye fundamentale krefter og eksitasjoner av gravitonet, den hypotetiske formidleren av gravitasjonskraften. For å supplere jakten på den mørke materien har vi søkt etter prosesser hvor en tung partikkel, et Z-,Z' eller Higgs-boson produseres sammen med manglende energi fra den mørke materien. Nye algoritmer basert på maskinlæring og kunstig intelligens brukes i stor grad innen flere analyser for å øke sensitiviteten. Vi jobber hele tiden tett sammen med både teoretikere innen partikkelfysikk og astro-partikkelfysikere. Et godt eksempel på et slikt samarbeid kommer fra GAMBIT, et rammeverk for å sammenstille data fra mange ulike eksperimenter og analyser, utviklet av en internasjonal arbeidsgruppe hvor flere HEPP-medlemmer er involvert. En artikkel hvor de tar for seg resultater fra søk etter supersymmetriske partikler peker mot et avvik som kan indikere at det finnes en lett mørk-materie-partikkel med masse i området 8 - 155 GeV. At dette resultatet bla. baserer seg på en ATLAS-analyse hvor HEPP-medlemmer har vært sterkt delaktige, illustrerer de nære båndene mellom eksperimentelle og teoretiske aktiviteter i prosjektet. Høyere luminositet øker mengden data som må behandles, noe som byr på store utfordringer for hvordan vi organiserer den distribuerte databehandlingen. Vi bidrar med å tilpasse infrastrukturen i Worldwide LHC Computing Grid med nye og moderne algoritmer, optimalisering av programvare og ekspertise innenfor det fremste av datateknologi. Vi innehar flere nøkkelroller i administrasjon og koordinasjon av databehandlingen. Spesielt har systemet for å ta hånd om den store mengden distribuert data endret seg kraftig, med utviklingen av den suksessrike programvaren Rucio. Mellomvaren NorduGrid ARC som står bak den lengstlevende grid-infrastrukturen fortsetter å øke i popularitet utover de tradisjonelle områdene i Norden, og er nå den foretrukne mellomvaren for mange eksisterende datasentre. Alle datasentre i Europa med høyytelsesberegninger (HPC) som i dag brukes av ATLAS integreres ved bruk av ARC. HEPP har en ledende rolle i ATLAS@Home, prosjektet som gjør at mennesker over hele verden kan gjøre simuleringer for ATLAS via sin egen datamaskin. Dette prosjektet har blitt utvidet til ATLAS@work, et konsept som kan tilpasses nye bruksområder slik at forskning og utdanning, også utenfor HEP, kan nyttegjøre seg opportunistiske ressurser. Viktigheten av maskinlæring er økende innenfor alt fra rekonstruksjon, fysikkanalyser og overvåkning av datakvaliteten i den distribuerte databehandlingen. Vi arbeider med et vidt spekter av programvare og verktøy, bla. nevrale nettverk, 'auto-encoders' og 'boosted decision trees'. Disse har særlig blitt brukt i søk etter supersymmetriske og andre eksotiske partikler, med mål om å kunne inkludere dem i publiserte analyser i ATLAS. For å kunne nyttiggjøre seg kollisjoner ved høyere luminositet og energi kreves en oppgradering av ATLAS-detektoren. Vår erfaring med moderne 3D-silisiumsensorer blir brukt i arbeidet med de sensorene som tilslutt skal brukes i den nye sporingsdetektoren (ITk). Forskning og utvikling av strålingsbestandige 3D-sensorer har blitt gjort i tett samarbeid med SINTEF. Arbeidet med å kvalifisere Norge for konstruksjon av ATLAS 3D-sensorer er godt igang og går i henhold til planen. Sensorer har allerede blitt montert, bondet og sendt til CERN, hvor tester viser tilfredsstillende resultater. Vi fortsetter å utdanne morgendagens eksperter og formidle spenningen, dataene og oppdagelsene til studenter og allmennheten gjennom populærvitenskapelige tilstelninger og masterclass-arrangementer. Fem studenter (2 PhD, 3 MSc) avla avsluttende eksamen, mot 30 (5 PhD, 25 Msc) de foregående tre årene. I tillegg kommer studentene (6 PhD, 12 MSc) som fullfører i 2020.


Project leader: Farid Ould-Saada

Started: 2016

Ends: 2020

Category: Universiteter

Sector: UoH-sektor

Budget: 4.4e+07

Institution: UNIVERSITETET I OSLO

Address: NA