Computer-Cluster

Final Report Abstract

Das beschaffte Gerät ist ein Grid-fähiges WLCG-Computer-Cluster für die Datenanalyse und –simulation in der Teilchenphysik. Die Teilchenphysik an Hochenergiebeschleunigern ist geprägt durch ein hohes Maß an spezifischem Computing für die Analyse und Simulation hochenergetischer Teilchenkollisionen. Die Arbeitsgruppe ist mit vier Professuren beteiligt am ATLAS-Experiment am Large Hadron Collider LHC bei CERN in Genf. Das ATLAS-Experiment liefert seit 2009 ausgezeichnete Daten von Proton-Proton-Kollisionen bei Schwerpunktsenergien von 7 bzw. 8 TeV. Diese Daten haben zu einer weltweit beachteten Fülle an neuen Resultaten geführt, angeführt von der im Sommer 2012 veröffentlichten Entdeckung eines neuen Teilchens, das in seinen bislang bekannten Eigenschaften mit denen des Higgs-Bosons des Standardmodells übereinstimmt. Neben den Suchen nach dem Higgs-Boson, an denen die Bonner Arbeitsgruppen stark beteiligt sind wurden eine Vielzahl von Ergebnissen aus den Gebieten Suche nach Supersymmetrie, Eigenschaften des Top-Quarks, Messung der Produktion von W- und Z-Bosonen, Identifikation von b-Quarks und tau-Leptonen erzielt. Bonn stellt derzeit 54 Autoren beim ATLAS-Experiment, davon 34 Doktoranden. Außerdem arbeiten 14 Master-Studierende im Rahmen des ATLAS-Experiments in Bonn. Das beschaffte Computing-Cluster stellt die apparative Grundlage für die in Bonn durchgeführten Datenanalysen und daraus resultierenden Veröffentlichungen dar. Im Rahmen des ATLAS-Experiments sind zahlreiche Publikationen in referenzierten Zeitschriften innerhalb der ersten drei Nutzungsjahre des Clusters entstanden bei denen Bonner Autoren maßgeblich beteiligt waren. Im ersten Jahr der Datennahme (2009) wurde das Cluster vor allem für das sog. „Commissiong“ eingesetzt. Hierbei ging es darum, die Antworten der Detektorsysteme zu verstehen und deren Simulation entsprechend anzupassen. Die wichtigsten Arbeiten betrafen die Kalibration des in Bonn mit-gebauten Pixel-Detektors sowie erste Studien zur Identifikation von Tau-Lepton. Bei der Suche nach dem Higgs-Boson hat Bonn zwei Schwerpunkte: die Suche nach dem Zerfall in ein Paar von Tau-Leptonen (hier mit dem Schwerpunkt supersymmetrischer Higgs-Bosonen) und in ein Paar von b-Quarks. Zu beiden Analysesträngen gab es mehrere Veröffentlichungen mit den Daten der Jahre 2010-2012. Bei der Suche nach Supersymmetrie wurden erstmals Suchen in Endzuständen mit hadronisch zerfallenden Tau-Leptonen durchgeführt und veröffentlicht. Bei den ersten Messungen des Top-Quarks lagen die Schwerpunkte auf der Messung der (im Vergleich zur Paarproduktion) seltenen Einzelproduktion über die elektro-schwache Wechselwirkung sowie in der Entwicklung neuer Methoden zur Top-Quark-Massenmessung. Über die Nutzung im Rahmen des ATLAS-Experiments hinaus wird das Gerät eingesetzt für die Interpretation der ATLAS-Ergebnisse zur Suche nach Supersymmetrie innerhalb des Fittino-Projekts, das federführend in Bonn durchgeführt wird. Hier werden rechenintensive globale Fits an alle verfügbaren Daten durchgeführt. Im Rahmen der Entwicklung neuer Detektoren wird das Gerät für die Simulation der elektrischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften neuer Detektoren, insbesondere einer Zeitprojektionskammer für den International Linear Collider eingesetzt. Des weiteren wurde das Gerät genutzt für Analysen im Rahmen des ZEUS-Experiments (Messung von Charm- und Bottom-Produktion) und des D0-Experimente (Suche nach Supersymmetrie) sowie für Datenanalyse und Simulation im Rahmen des Belle-II-Experiments in Japan. Das Computing-Cluster wurde als skalierbares System aufgebaut und wird transparent und gemeinsam genutzt mit Computing-Ressourcen der Astroteilchenphysik-Gruppe von Prof. M. Kowalski sowie teilweise auch für Rechnungen und Simulation in gemeinsamen Projekten mit der theoretischen Physik genutzt.

Publications

• „Search for associated production of charginos and neutralinos in the trilepton final state using 2.3 fb**-1 of data“. Phys.Lett. B680 (2009) 34
  V.M. Abazov et al. (D0 Collaboration)
  
• „Combination of Tevatron searches for the standard model Higgs boson in the W+W-decay mode“. Phys.Rev.Lett. 104 (2010) 061802
  T. Aaltonen et al. (CDF and D0 Collaborations)
  
• „Constraining SUSY models with Fittino using measurements before, with and beyond the LHC“. Eur.Phys.J. C66 (2010) 215
  P. Bechtle et al.
  
• „Measurement of the W → lν and Z/* → ll production cross sections in proton-proton collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS detector“. JHEP 1012 (2010) 60
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Performance of the ATLAS Detector Using First Collision Data“. JHEP 1009 (2010) 56
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Measurement of the top quark-pair production cross section with ATLAS in pp collisions at √s = 7 TeV“. Eur.Phys.J. C71 (2011) 1577
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Search for supersymmetry using final states with one lepton, jets, and missing transverse momentum with the ATLAS detector in sqrt{s} = 7 TeV“. Phys.Rev.Lett. 106 (2011) 131802
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Stau as the Lightest Supersymmetric Particle in R-Parity Violating SUSY Models: Discovery Potential with Early LHC Data“. Phys.Rev. D83 (2011) 015013
  K. Desch et al.
  
• „Studies of the performance of the ATLAS detector using cosmic-ray muons". Eur.Phys.J. C71 (2011) 1593
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „What if the LHC does not find supersymmetry in the √s = 7 TeV run?“ Phys.Rev. D84 (2011) 011701
  P. Bechtle et al.
  
• „Constrained Supersymmetry after two years of LHC data: a global view with Fittino“. JHEP 1206 (2012) 98
  P. Bechtle et al.
  
• „Measurement of the W to tau nu Cross Section in pp Collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS experiment“. Phys.Lett. B706 (2012) 276
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Search for FCNC single topquark production at √s=7 TeV with the ATLAS detector“. Phys.Lett. B712 (2012) 351
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Search for the Standard Model Higgs boson in the H to τ+τ− decay mode in s√=7 TeV pp collisions with ATLAS". JHEP 1209 (2012) 70
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)
  
• „Searches for supersymmetry with the ATLAS detector using final states with two leptons and missing transverse momentum in √s = 7 TeV proton-proton collisions“. Phys.Lett. B709 (2012) 137
  G. Aad et al. (ATLAS Collaboration)