Analyzing High Energy Physics Data with Tableau at CERN

Screenshot of Tableau 4.0 analyzing High Energy Physics Data at CERN
Screenshot of Tableau 4.0 analyzing High Energy Physics Data at CERN

About a year ago, I had a first try with Tableau and some survey data for a university project. Last week, I finally found time to test Tableau with High Energy Physics (HEP) data from CERN’s Proton Synchrotron (PS). Tableau enjoys a stellar reputation among the data visualization community, while the HEP community heavily uses Gnuplot and Python.

Tableau 4.0: Connect to Data
Tableau 4.0: Connect to Data

I was using an ordinary CSV file as data source for this quick visualization. Furthermore, Tableau can connect to other file types such as Excel, as well as to databases like Microsoft SQL Server, Oracle, and Postgres.

I’m also quite impressed by the ease and speed with which insightful analysis seems to appear out of bland data. Even though your analysis toolchain is script-based (as usual at CERN where batch processing is mandatory), I highly recommend using Tableau for prototyping and for ad-hoc data exploration.

Was ist Negative Masse?

Negative Masse ist nicht zu verwechseln mit Antimaterie! Antimaterie ist die Sammelbezeichnung für Antiteilchen und alles, was aus ihnen aufgebaut ist, so wie die “normale” Materie aus “normalen” Teilchen besteht. Antimaterie kann die Form von Atomen und Molekülen haben, die gebundene Systeme aus Positronen, Antiprotonen und ggf. Antineutronen sind. Auf die Schwerkraft wirken aber Antimaterie und “normale” Materie exakt gleich, beide Sorten besitzen die gleiche Masse und werden durch die Gravitation angezogen.

A real (anti)matter trap
A real (anti)matter trap

Was ist aber wenn es Materie gibt, die eine negative Masse besitzt – also Materie, die nicht immer anziehend wirkt? Nach Einstein’s Relativitätstheorie ist diese Sorte Materie zumindest denkbar. Gäbe es solche Materie mit negativer Masse oder könnte man solche herstellen, würde dies bedeuten, dass man die Raumzeit, die schließlich an die Masse gekoppelt ist, beeinflussen und verändern könnte. Möglich wäre dann z.B. die Erschaffung von Wurmlöchern, wie wir sie aus der Science Fiction kennen.

In den meisten Experimenten wird lediglich der Betrag der Masse gemessen. Es wird keine Information über das Vorzeichen erhoben. Schließlich funktionieren Einstein’s Gleichungen sowohl mit positivem als auch mit negativem Vorzeichen.

Es gibt daher Vermutungen, dass Antimaterie auch negative Masse besitzt. Diese Vermutung konnte allerdings noch nicht in Experimenten nachgewiesen werden. Diese Verifizierung des Vorzeichens, könnte bald am CERN mit Hilfe des Antiproton Decelerator erfolgen, sobald ausreichend Anti-Wasserstoff produziert und gespeichert werden konnte. Materie mit negativer Masse sollte dann der Gravitation entgegen von dieser abgestoßen werden oder sie zumindest neutralisieren.

Antiproton Decelerator (AD)

Der Antiproton Decelerator (AD) oder “Antiprotonen-Verzögerer” ist die weltweit einzige Anlage zur Herstellung von Antimaterie.

Die Maschine wird eingesetzt, um die mit hoher Energie durch einen Teilchenstrahl erzeugten Antiprotonen wieder zu verlangsamen und dadurch Antiwasserstoffatome zu erzeugen.

Vereinfacht ausgedrückt wirkte der Urknalls auch wie ein gewaltiger Beschleuniger zur Herstellung von Teilchen. Materie- und Antimaterieteilchen sind dabei zunächst in gleichem Maß entstanden. Die bislang ungelöste Frage ist allerdings, warum das Universum im wesentlichen nur aus Materie besteht und was mit all der Antimaterie passiert ist.

Antimaterie (Quelle: CERN)Im Gegensatz zu den riesigen Anlagen wie dem Large Hadron Collider (LHC) mit enormen 27 Kilometern Umfang, fällt der Ring des AD mit seinen 188 Metern Umfang recht bescheiden aus.

MS SQL Server: ETL mit Data Transformation Services

Screenshot von SQL Server Enterprise Manager mit SAP MaxDB
Screenshot von SQL Server Enterprise Manager mit SAP MaxDB

Kürzlich stand ich vor der Herausforderung einen Datenbestand von einem Datenbanksystem (SAP MaxDB) in ein anderes (Microsoft SQL Server) zu überführen. Das Unterfangen war manuell jedoch kaum zu realisieren, da die Datenbank mehrere hundert Tabellen und unzählige Datensätze umfasst.

Abhilfe schaffte der Microsoft SQL Server Enterprise Manager. Dort finden sich die Data Transformation Services wieder, Hilfsprogramme, die es erlaubt, ETL-Prozesse (Extract, Transform, Load) beim Import in oder Export aus einer Datenbank zu automatisieren. Dabei werden verschiedene Datenbanksysteme unterstützt, sofern diese über eine ODBC– oder eine OLE DB-Schnittstelle verfügen, was auch bei SAP MaxDB der Fall ist.

Konkret bestehen die Data Transformation Services (DTS) aus folgenden Komponenten:

  • DTS Import/Export Wizard: Assistenten, die es erlauben Daten von oder zu einem MS SQL Server zu übertragen, sowie Map Transformations ermöglichen.
  • DTS Designer: Ermöglicht das erstellen von komplexen ETL-Workflows einschließlich event-basierter Logik.
  • DTS Run Utility: Planung und Ausführung von DTS-Packages; auch via Kommandozeile möglich.
  • DTS Query Designer: Eine GUI für das Erstellen von SQL-Abfragen für DTS.

Weltkulturerbe: Hampi

Ich in Hampi
Ich in Hampi

HampiUm 22:30 fuhren wir am Freitag mit dem Bus nach Hampi. Um 6:00 erreichten wir unser ca. 350km entferntes Ziel. Nachdem wir unser Gepäck in einem einfachen Gästehaus untergebracht hatten, frühstückten wir und suchten uns einen Reiseführer, der uns zu verschiedenen Tempeln begleitete und uns einen Überblick verschaffte.

Hampi ist eine alte Tempelruinenstadt und war einst eine hinduistische Hauptstadt. Heute, etwa 800 Jahre später, gehört Hampi zum UNESCO-Weltkulturerbe. Zwischen außergewöhnlichen Felsenformationen, Bananen- und Palmenhainen fanden wir die Ruinen und Bauten des untergegangenen Königreiches von Vijayanagara. Bis zur Zerstörung durch die Moslems im Jahr 1565 war hier die letzte große Hindu-Dynastie.

HampiEine Mittagspause legten wir im bekannten Mangotree-Café ein. Das Restaurant befindet sich direkt am Fluss unter einem riesigen Mangobaum. Naben leckerem Essen, gibt es dort viele Sorten Lassi (natürlich auch Mango Lassi). Anschließend machten wir uns auf den Weg zu einer auf einem kleinen Berg gelegenen Ruine, um dort die Sonne beim untergehen zu beobachten. Bei klarem Himmel war der Anblick atemberaubend.

Am nächsten Tag besorgten wir uns eine Lagekarte und erkundeten die weiteren Sehenswürdigkeiten der 30km² großen Tempelanlage auf eigene Faust. So einiges erinnerte mich hier sehr stark an den Film Indiana Jones und der Tempel des Todes, dessen Handlung in Indien spielt, allerdings in Sri Lanka gedreht wurde. Am Abend ließen wir es uns nicht nehmen noch einmal zu sehen wie sich der Himmel der mystischen Landschaft beim Sonnenuntergang rot einfärbte. (für Großansicht auf das Panorama klicken!)

In der Nacht von Sonntag auf Montag fuhren wir wieder mit dem Bus zurück nach Bangalore.

Panorama von Hampi
Panorama von Hampi