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Scienza 2020

Rendere utilizzabili i dati di ATLAS

Dati reali di collisioni, software accessibile e il lavoro necessario per aprire un esperimento scientifico a chi vuole imparare.

Arturo Sánchez Pineda2 min di letturaDocumentazione pubblicata
Kate Shaw, Susan Cheatham e Felix Socher insieme all’aperto al CERN; Arturo non compare nella fotografia.
Il gruppo ATLAS Data and Tools nell’articolo sulla pubblicazione dei dati del 2016: Kate Shaw, Susan Cheatham e Felix Socher, da sinistra a destra. Arturo faceva parte del gruppo e non è ritratto. S. Biondi / ATLAS Experiment © CERN

Un modo per entrare nell’esperimento

Nel 2016 ho sviluppato la piattaforma didattica che accompagnava la pubblicazione dei dati di collisione di ATLAS a 8 TeV. L’obiettivo era concreto: aiutare gli studenti a passare da un insieme di dati a un’analisi. Strumenti utilizzabili nel browser, esempi svolti e documentazione offrivano un punto di partenza; le risorse scaricabili permettevano di affrontare lavori più articolati.

È stato un lavoro di squadra, con colleghi tra cui Kate Shaw, Susan Cheatham e Felix Socher. Il mio contributo ha unito lo sviluppo del software, la fisica alla base degli esempi e l’esperienza delle persone che utilizzavano la piattaforma.

Pezzo 1SchemaSi legge da sinistra a destra

Da una collisione a un’aula

Da una collisione a un’aulaCollisioniProtoni all’LHCPrese dati 2012 e 2016Rivelatore ATLASEventi registrati ericostruiti da ATLASDati aperti1 fb⁻¹ a 8 TeV, 201610 fb⁻¹ a 13 TeV, 2020StrumentiHistogram Analyser, notebook,framework, macchine virtualiStudenti e docentiAule, tesi,corsiLa mia parte2020ho co-diretto il rilascio a 13 TeV2016ho costruito la piattaforma educativa2021articolo sulle installazioni multiutente2018docenza in Venezuela2026CERN School of Computing

La collaborazione registra e ricostruisce le collisioni. Il progetto Open Data ne seleziona una frazione, la semplifica e la documenta. La piattaforma, i notebook e le macchine virtuali rendono possibile l’ultimo passo: una persona con un computer qualunque che pone una domanda di fisica. I riquadri verdi segnano dove si colloca il mio lavoro in questa catena.

Più fisica a portata di mano

Per la pubblicazione del 2020 ho coordinato il gruppo Open Data insieme a Kate Shaw. ATLAS ha reso disponibili a fini didattici dati di collisione a 13 TeV corrispondenti a 10 femtobarn inversi, accompagnati da simulazioni, guide e strumenti di analisi. Gli studenti potevano studiare particelle note, ricostruire segnali del bosone di Higgs ed esplorare esempi di ricerche oltre il Modello Standard.

La pubblicazione dei dati era il risultato del lavoro della collaborazione. Il nostro contributo didattico ha dato a quelle risorse un percorso verso le aule e lo studio autonomo.

Pezzo 2CronologiaI punti pieni sono le mie tappe; quelli vuoti, il contesto in cui si collocano

Quattordici anni attorno a un’idea

  1. 2012Viene scoperto il bosone di HiggsEro membro della Collaborazione ATLAS quando il risultato fu annunciato.Fonte
  2. 2013Dottorato a NapoliRisonanze di tipo Higgs nel canale H → ZZ → ℓℓqq.Fonte
  3. 2016Primo rilascio: dati a 8 TeV e la piattaforma1 fb⁻¹ di dati del 2012, rilasciati con licenza CC0, con la piattaforma educativa che ho sviluppato.Fonte
  4. 2018Dati aperti nelle aule venezuelaneIskya García discute una tesi di master con ATLAS Open Data, tra tre paesi.Fonte
  5. 2020Secondo rilascio: 10 fb⁻¹ a 13 TeVCo-direzione del team Open Data con Kate Shaw.Fonte
  6. 2021Da un computer a moltiArticolo con Giovanni Guerrieri sulle installazioni multiutente delle risorse educative.Fonte
  7. 2026Insegnare alla CERN School of ComputingSantiago del Cile. Gli stessi strumenti, una nuova generazione di studenti.Fonte

Pezzo 3NumeriOgni numero rimanda al documento che lo stabilisce

Cosa è stato rilasciato

1 → 10 fb⁻¹

Luminosità integrata per la didattica, dal rilascio del 2016 a quello del 2020.Documento

8 → 13 TeV

Energia nel centro di massa delle collisioni di ciascun rilascio.Documento

~15 million

Eventi reali nei file del 2016: circa 8 milioni attivati da un elettrone e 7 milioni da un muone.Documento

CC0

La licenza dei dati rilasciati. Chiunque può usarli, per qualsiasi scopo, senza chiedere permesso.Documento

L’accesso comprende anche gli strumenti

Non si può dare per scontato che ogni aula disponga di una connessione internet e di un computer potente. Per questo il progetto comprendeva ambienti portabili e risorse utilizzabili senza connessione. Lo stesso esercizio di fisica doveva funzionare sul portatile di uno studente come in un’aula informatica universitaria.

Questo legame tra contenuto scientifico e uso concreto attraversa tutto il mio lavoro. Condividere un file è un inizio. Una risorsa didattica diventa utile quando aiuta un’altra persona a comprenderla, a utilizzarla e a formulare una nuova domanda.

Pezzo 4ImmaginiFotografie d’archivio con i loro crediti

L’interfaccia del rilascio del 2016

Interfaccia animata storica di ATLAS Open Data, con nove istogrammi di fisica delle particelle e selezioni di dati.
L’Histogram Analyser di ATLAS Open Data, presentato con la pubblicazione dei dati del 2016. ATLAS Experiment © CERN

Pezzo 5PersoneIl merito a chi ha condiviso il lavoro

Chi l’ha fatto con me

  • Kate ShawCo-direttrice del team ATLAS Open Data per il rilascio del 2020; parte del team del 2016.
  • Susan CheathamTeam Dati e Strumenti di ATLAS, rilascio del 2016.
  • Felix SocherHa guidato lo sviluppo del rilascio del 2016, TU Dresden.
  • Giovanni GuerrieriCoautore dell’articolo del 2021 sulle installazioni multiutente.
  • Iskya GarcíaHa completato una tesi di master con ATLAS Open Data sotto la mia supervisione, 2018.

Pezzo 6RisorseApri la cosa stessa, non una descrizione

Da dove continuare

Pezzo 7Guardando indietroDue date per ogni storia: quando è successo e quando l’ho scritta

Allora e adesso

2016, quando è successo

Il rilascio arrivò con l’opzione di una chiavetta USB per i luoghi senza una connessione affidabile e con una piattaforma dove si potevano analizzare i dati senza scaricare un solo file. Due risposte alla stessa domanda: per chi è tutto questo, e cosa hanno davvero sulla scrivania?

2026, mentre scrivo

Il progetto ha ora rilasci per la ricerca accanto a quelli educativi, e si prepara un rilascio educativo quattro volte più grande. Insegno con questi strumenti alla CERN School of Computing. La domanda non è cambiata.

Fonti e approfondimenti

  1. ATLAS: lancio della piattaforma didattica, 2016
  2. CERN: pubblicazione dei dati a 13 TeV per la didattica, 2020
  3. Calcolo scientifico e formazione accessibile: atti di AISIS
  4. Intervista di Creative Commons sui dati aperti, 2016
  5. Portale ATLAS Open Data: dati, documentazione e strumenti
  6. CERN Open Data: campioni ATLAS del rilascio 2016, 1 fb⁻¹ a 8 TeV, CC0
  7. notebooks-collection-opendata: notebook di analisi a 8 e 13 TeV
  8. get-started-atlas-opendata: una guida ai primi passi, ripresa dall’organizzazione di divulgazione di ATLAS
  9. Catalogo formativo del CERN: i notebook come risorsa didattica
  10. Installazione multiutente di ATLAS Open Data, EPJ Web of Conferences, 2021
  11. Il mio articolo ATLAS sull’insegnamento della fisica con i dati aperti, 2018

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