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)

Alexander Loth bei Antiproton Decelerator am CERN

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.

Mein erster Tag am CERN: Ein faszinierender Blick hinter die Kulissen der Wissenschaft

Mein erster Tag am CERN - Das CERN Logo
Mein erster Tag am CERN – Das CERN Logo

Bonsoir.

Heute war mein erster Tag am CERN, dem Epizentrum der Teilchenphysik. Es war ein Tag voller spannender Entdeckungen und lehrreicher Momente. Um 8:30 Uhr begann für uns ein bürokratischer Marathon, der uns durch verschiedene Gebäude auf dem weitläufigen Gelände führte. Doch nachdem alle Formalitäten erledigt waren, konnte das eigentliche Abenteuer beginnen!

Ich hatte das Glück, von meinem Abteilungsleiter Andrea Valassi persönlich im Gebäude 31 empfangen zu werden. Andrea ist nicht nur ein brillanter Kopf, sondern auch die treibende Kraft hinter vielen innovativen Projekten hier am CERN. Beim Mittagessen gab er mir einen faszinierenden Einblick in das komplexe LHC Computing Grid und skizzierte mögliche Themen für meine Diplomarbeit. Es ist beeindruckend, unter der Leitung einer solch herausragenden Persönlichkeit zu arbeiten.

Erster Tag am CERN: Auf den Spuren des World Wide Web – und der Antimaterie

Nach einer kleinen Kaffeepause erwartete mich ein historischer Moment: Ich stand vor dem ersten Webserver, den Sir Tim Berners-Lee – der Vater des World Wide Web – am CERN in Betrieb genommen hat. Ein echtes Stück Internet-Geschichte!

Das Team hier ist unglaublich engagiert und international. Wir kommunizieren hauptsächlich auf Englisch und Französisch, was der täglichen Arbeit eine besondere Dynamik verleiht. Nachdem ich meine Zugangsdaten erhalten hatte, führte mich ein Kollege zum Antiproton Decelerator (AD), einer beeindruckenden Maschine zur Erzeugung von Antimaterie.

Das war ganz schön viel für einen Tag und ich kann es kaum erwarten, noch mehr zu erfahren und tiefer in die Welt des CERN einzutauchen. Fotos folgen – versprochen! Für mehr spannende Einblicke und Updates direkt vom CERN, folgt mir gerne auf Twitter!