Fachbereich Algorithmen- und Softwareentwicklung

Der Fachbereich arbeitet an der Entwicklung von Algorithmen zur Rekonstruktion von Ereignissen, die in den Experimenten der Teilchenphysik aufgezeichnet werden. Die entwickelten Methoden werden in der Software-Umgebung des jeweiligen Experiments implementiert und validiert. Mitarbeiter des Fachbereichs publizieren regelmäßig in den einschlägigen internationalen Fachzeitschriften. Der Fachbereich hat wichtige und weithin anerkannte Beiträge zur Methodik der experimentellen Datenanalyse in der Teilchenphysik geleistet.

Traditionellerweise liegt der Schwerpunkt der Entwicklungsarbeit auf Mustererkennungsalgorithmen und statistischen Verfahren. Daneben werden auch Probleme der geometrischen Ausrichtung (Alignment) und der Kalibration von Spurdetektoren behandelt.

 

Ereignisrekonstruktion

Die Rekonstruktion eines Ereignisses geht in mehreren Schritten vor sich:

  • Ein Mustererkennungsalgorithmus setzen die geladenen Spuren aus ihren Messpunkten zusammen.
  • Die Anfangsparameter jeder geladenen Spur (Ort, Richtun, Impuls) werden mit statistischen Algorithmen geschätzt.
  • Ein weiterer Mustererkennungsalgorithmus ordnet die Spuren ihrem Erzeugungspunkt (Vertex) zu.
  • Der Ort eines jeden Vertex wird geschätzt.
  • Die Vertexschätzung wird in machen Fällen durch kinematische Bedingungen wie Impuls- und Energieerhaltung weiter verfeinert. Dadurch wird auch die Genauigkeit der Impulse der beteiligten Spuren verbessert.

Aktuelle Forschungsschwerpunkte

Der Schwerpunkt der Tätigkeit liegt auf dem Experiment CMS. Daneben wird bereits Vorbereitungsarbeit für den International Linear Collider (ILC) geleistet.

In letzter Zeit hat sich die Forschungstätigkeit auf folgende Gebiete konzentriert:

  • Entwicklung und Implementierung von adaptiven Methoden zur Spur- und Vertexschätzung.
  • Entwicklung und Implementierung von nichtlinearen Filtern zur Rekonstruktion von Elektronen.
  • Entwicklung und Implementierung einer "Toolbox" zur Vertexrekonstruktion.
  • Entwicklung und Implementierung eines Algorithmus zur geometrischen Ausrichtung (Alignment) des Spurdetektors von CMS.
  • Entwicklung von Musterkennung und Spurschätzung im Vertexdetektor (SVD) des Belle-II-Experiments.
  • Entwicklung von statistischen Methoden zur Materialabschätzung in Spurdetektoren.
  • Entwicklung eines Programms zur Optimierung des Aufbaus eines zukünftigen Detektors am ILC.
  • Entwicklung von Methoden zur Mustererkennung im Vorwärtsbereich des ILD Detektors am ILC.

Darüber hinaus engagieren sich Mitarbeiter des Fachbereichs in der Physikanalyse des CMS-Experiments.

Geschichte

Mitarbeiter des Fachbereichs haben Beiträge zu folgenden Experimenten geleistet:

  • SFM (CERN)
  • WA6 (CERN)
  • EHS (CERN)
  • UA1 (CERN)
  • DELPHI (CERN)
  • CMS (CERN)
  • Belle (KEK, Japan)
  • Belle II (KEK, Japan, im Aufbau)
  • ILD (in Planung)