课程大纲

课程大纲

实验物理模拟与数据分析工具

课程编码:070200M02020H 英文名称:Computer Applications in Physical Research 课时:50 学分:3.00 课程属性:一级学科普及课 主讲教师:董燎原等

教学目的要求
随着自然科学的不断发展,人类认识世界的不断深入,计算机在科研工作中的地位越来越重要,它已经成为科学工作者的必备研究工具和分析手段。本课程主要面向粒子物理与核物理专业学生,重点讲解粒子与核物理实验上的计算机模拟工具和实验数据分析工具,包括实验数据分析工具ROOT,物理事件产生模拟工具PYTHIA和粒子探测器模拟工具GEANT等的设计思想,软件框架和使用技巧,并详细讲解实验数据处理上的一些重要的工具,为学生将来的物理科研工作打下基础。

预修课程
概率与数理统计、粒子物理与原子核物理

大纲内容
第一章 计算物理导引 1学时
第1节 计算物理
第二章 Linux使用与C++语言入门 3学时
第1节 Linux使用
第2节 C++语言入门
第三章 实验统计分析工具 14学时
第1节 ROOT引言
第2节 ROOT初步
第3节 ROOT直方图
第4节 ROOT拟合
第5节 ROOFIT拟合
第6节 TMVA多变量分析
第7节 ROOT Tree使用
第四章 蒙特卡方法 3学时
第1节 蒙特卡洛方法
第2节 随机数产生器
第3节 随机数的检验和发展
第五章 随机分布抽样 6学时
第1节 随机分布的概率抽样
第2节 连续分布的抽样
第3节 复合概率分布抽样
第六章 物理事例产生器 3学时
第1节 物理事例产生器
第2节 PYTHIA事例产生器
第七章 高能物理产生器 3学时
第1节 高能物理事例产生器
第八章 探测器模拟 15学时
第1节 探测器模拟原理、方法和对象
第2节 GEANT4模拟工具包简介
第3节 探测器几何模型构建
第4节 初始粒子产生器与模拟信息提取
第5节 物理相互作用过程列表构建
第6节 用户接口
第7节 上机演示与练习
第九章 粒子物理实验软件与分析框架系统 2学时
第1节 大科学装置实验软件框架

参考书
1、 实验数据分析 朱永生 2012年6月 科学出版社

课程教师信息
董燎原,1994毕业于广西大学物理系,先后获物理专业学士、理论物理专业硕士学位。1998年获高能物理研究所粒子物理专业博士学位。1998年7月至2000年4月在中国高等科学技术中心做博士后。2000年4月至2004年8月在高能物理研究所工作。1999年至2004年间,多次访问英国卢瑟福实验室进行北京谱仪实验数据的合作研究,并多次访问日本高能加速器研究所KEK参加Belle实验及物理分析工作。2004年9月至2009年8月在美国爱荷华州立大学做Research Associate。2009年9月被聘为高能物理研究所研究员,2010年6月开始担任北京谱仪Ⅲ粲物理召集人。长期从事高能物理实验的数据获取和物理分析工作,在J/psi衰变的分波分析和B衰变的Dalitz图分析领域成绩突出。于2001年获中国科学院自然科学二等奖;代表BES合作组在国际高能物理大会ICHEP04报告了0++共振态的分波分析研究成果;2009年5月受聘为国际物理核心刊物Physics Review D的评审员。在参加北京谱仪I和II实验期间,主要从事J/psi衰变的分波分析以及etac的质量、宽度和分支比的测量工作;在日本高能加速器研究所KEK的Belle合作组工作期间,测量了D0-D0bar的混合;在美国加速器实验室SLAC的Babar合作组工作期间,主要致力于B衰变的Dalitz图分析和CKM矩阵 角的测量,并担任Babar探测器漂移室Time to Distance刻度的负责人和漂移室运行取数负责人。在国际核心刊物上以第一(主要)完成人发表的文章10多篇,被引用超过300次;发表署名文章超过200篇。目前主要研究方向为北京谱仪实验数据的物理分析、物理分析工具的开发以及探测器的刻度和模拟。