Partialwellenanalyse

Zur Durchführung anspruchsvoller Analysen im Bereich der Hadronenspektroskopie verwenden wie Methoden der Amplitudenanalyse und Partialwellenzerlegungen der von verschiedenen Experimenten aufgezeichneten Messdaten. Verschiedenste Analysen werden in diesem Bereich an unserem Institut durchgeführt. Dies umfasst insbesondere die Analyse von Systemen, die im Zerfall von Charmoniumresonanzen entstehen mit Daten des BESIII-Experimentes, Daten von Antiproton-Proton-Annihilationen, die vom CrystalBarrel-Experiment am CERN aufgezeichnet wurden, sowie Simulationsstudien für das im Bau befindliche PANDA-Experiment an der FAIR-Beschleunigeranlage.

Zu diesem Zweck wird an unserem Institut ein Softwarepaket für Partialwellenanalysen entwickelt.

PAWIAN (PArtial Wave Interactive ANalysis)

PAWIAN ist ein leistungsstarkes, benutzerfreundliches und modular aufgebautes Softwarepaket zur Durchführung von Partialwellenanalysen, wobei der Aufbau der Software insbesondere die Analyse von Daten verschiedener Hadronenphysikexperimente ermöglicht. Momentan werden insbesondere Messdaten, welche aus Antiproton-Proton-Reaktionen oder Elektron-Positron-Annihilationen gewonnen wurden, analysiert. PAWIAN ermöglicht dem Nutzer dabei die Definition komplexer Zerfallsbäume, die Wahl des zu verwendenden Spin-Formalismus, die Beschreibung der Resonanzdynamik sowie eine vielzahl weiterer Parameter über eine einfache Klartext-Konfigurationsdatei, ohne dass dafür der Programmcode verändert, oder gar neu kompiliert werden muss.

Folgende Optionen lassen sich, neben vielen weiteren Parametern, über die PAWIAN-Konfigurationsdatei vom Nutzer steuern:

  • Die Partialwellenamplituden lassen sich mit Hilfe verschiedener Formalismen darstellen.
    Bislang unterstützt PAWIAN den Helizitäts- sowie den Kanonischen Formalismus, sowie den Lorentzinvarianten Rarita-Schwinger-Tensorformalismus
  • Verschiedene Parametrisierungen für die Dynamik von Resonanzen stehen zur Verfügung. Hier kann insbesondere die Breit-Wigner-Parametrisierung (mit oder ohne Verwendung von Barrierefaktoren), der Flatté-Formalismus sowie eine Beschreibung über den K-Matrix-Formalismus gewählt werden
  • Die Minimierung wird mit Hilfe einer ereignisbasierten Maximum-Likelihood-Anpassung durchgeführt. Dazu wird das MINUIT2-Paket verwendet, jedoch lassen sich auch Anpassungen unter Verwendung eines genetischen Minimierungsalgorithmus verwenden
  • Um die sehr zeitaufwändigen Berechnungen zu ermöglichen, verfügt PAWIAN über einen Multithreading-Modus, in welchem die Berechnungen auf mehrere CPU-Kerne aufgeteilt werden können, sowie über einen Netzwerkmodus, bei dem in einer Server-/Client-Architektur Berechnungen auf viele Computer in einem Rechencluster verteilt werden können.
  • Vollständige Unterstützung von gekoppelten Analysen
  • Ein Ereignisgenerator ermöglicht es dem Nutzer Monte-Carlo Ereignisse gemäß eines zuvor definierten Modells, oder basierend auf einem Anpassungsergebnis zu generieren
  • Notwendige Werkzeuge, wie Visualisierungen der Anpassungsergebnisse, Extraktion bestimmter Resonanzparameter oder der Güte einer Anpassung sind ebenfalls Teil des Pakets und für den Nutzer konfigurierbar

PAWIAN ist in C++ geschrieben und basiert auf einem Objektorientierten Design um möglichst große Flexibilität zu ermöglichen. Daher kann der Programmcode einfach um weitere Zerfallsmodelle, komplette Amplituden oder weitere Beschreibungen der Dynamik von Resonanzen erweitert werden.

PAWIAN selbst, sowie alle weiteren Dateien des Pakets sind lizensiert unter der GNU General Public License v3 (GPLv3), welche hier oder in der Datei COPYING im Pawian-Hauptverzeichnis eingesehen werden kann.

 

Wo kann man PAWIAN herunterladen?

Eine Kopie der PAWIAN-Software kann mit Hilfe des Versionsverwaltungstools git bezogen werden. Unser Code-Repository befindet sich hier:

https://jollyj.ep1.rub.de/EP1/Pawian

Nach Erstellung eines Benutzeraccounts für unseren gitlab-Server kann das PAWIAN-Projekt geklont werden. Bei Fragen zur Verwendung der Software (Kontakt: email hidden; JavaScript is required) oder des git-Repositories (Kontakt: email hidden; JavaScript is required) kontaktieren Sie uns jederzeit!