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2018-09-01全民玩轉 LHC 公開實驗數據－ 探索希格斯粒子之美！
585 期
Author 作者
趙元／從事高能物理研究，也是自由軟體與開放原始 碼的愛好者。曾參與Belle與CMS實驗，目前是臺大 物理系的助理研究員。
存取 CMS 實驗數據
在開始分析數據之前，要先介紹大型強子對撞機（Large Hadron Collider, LHC）實驗資料的格式。讀者如果 接觸過粒子物理分析，應該會聽過一套稱叫「ROOT」 的物件導向分析工具。ROOT 是由其前身PAW 在歐洲 核子研究組織（Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire, CERN）的開發團隊，發展出 來的一套結合統計與專業製圖的軟體，對數據分析略知 一二的朋友，可以把它視為是結合R 與 GNUplot 的工 具軟體，可以使用圖形界面與互動式指令處理各種數據。
緊湊緲子線圈（compact muon solenoid, CMS）實驗 團隊先前所釋出的2010 年數據，是以CSV 純文字儲存 整理過的資料，並且用逗號隔開不同的欄位，再用GZip 壓縮格式。這種格式無論使用Python、C/C++甚至試 算表軟體都可以直接讀取。但是這次（2011∕2012年） 的數據實在過於龐大，同時為了保留其他研究者的應用彈 性，便直接以ROOT 的原生資料格式釋出。
ROOT 的資料結構是以事例（event）為單位，對於每 一個對撞的事例，會有多個資料集（tree）的分支記錄 （branch），像是事例參數、光子集合（collections）、 電子集合和渺子集合等。分支的末端是葉（leaf），也就是各種量測的物理量。而這些集合又分成模擬生成子（GEN）階段、偵測器模擬（SIM）階段、偵測器記錄（DIGI） 階段與事例重建的（RECO）階段。對分析者而言，GEN 與RECO 才是主要使用的；而這次CMS 提供的數據層級，稱為分析物件資料（analysis object data, AOD）的合集，當中則包含了GEN 與 RECO 階段的必要部分，方便分析者專注在有興趣的物理上。……【更多內容請閱讀科學月刊第585期】