Resolution Studies for the Micro Vertex Detector of the PANDA Experiment and the Reconstruction of Charmed Mesons for Specific Hadronic Channels

The PANDA experiment is planned as part of the extended GSI facility FAIR to investigate hadronic reactions in antiproton-proton annihilations. An excellent beam quality and high luminosity is expected which allows the investigation of hadronic reactions such as the spectroscopy of the charmonium system. To ensure different studies of hadronic systems an universal detector is being designed, the PANDA detector. A high resolution Micro Vertex Detector (MVD), as part of the whole setup, is an important component of the track and vertex reconstruction. A mayor part of this work were simulation studies to investigate the resolution ability of the vertex detector. For this the development and implementation of reconstruction algorithms and their integration to the track and vertex reconstruction were an essential part to allow the detailed study of the resolution of the MVD and the whole apparatus under realistic assumptions. The track and vertex reconstruction ability of the detector is shown exemplarily for the channels antiproton-proton into two charged pions and into J/psi and photon. The expected hadronic background for physics observables requires a high selection power of the experimental setup, especially for the investigation of the charmonium system above the DD(bar) threshold. For this particular energy region no experimental data exist and the PANDA experiment can contribute to understand the binding of charmed mesonic systems. Charmonium states can decay to open-charm channels which provide a clear signature in the detector from the charged D-Meson decays. In this work the high selection ability of the experimental setup was investigated for two reaction channels. Under the assumption of an expected low reaction cross section the clear identification of the DD(bar) decay channel was shown, even for the presence of a huge hadronic background. This allows a clear identification of the DD(bar) decay channel and mayor background resources for this channel were discussed.Das PANDA Experiment wird Teil der geplanten Ausbaustufe FAIR als Erweiterung zur GSI und wird die Untersuchung von hadronischen Reaktionen in Antiproton-Proton Annihilationen ermöglichen. Durch die zu erwartende exzellente Strahlqualität und hohe Luminosität ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Untersuchung von Hadronenwechselwirkungen, wie beispielsweise die genaue Spektroskopie des Charmoniumsystems. Um vielfältige Untersuchungen verschiedenster hadronischer Systeme zu gewährleisten, wurde der Aufbau eines universellen Detektors geplant, des PANDA Detektors. Dazu ist ein hochauflösender Vertexdetektor (MVD) eine wichtige Komponente, um im Zusammenspiel mit weiteren Detektorkomponenten zur Spur- und Vertexrekonstruktion beitragen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden detaillierte Simulationen durchgeführt, die das Auflösungsvermögen des Vertexdetektors charakterisieren, ganz besonders im Hinblick auf die Rekonstruktion verschiedener physikalischer Kanäle. Dafür war die Entwicklung und Implementierung von Algorithmen zur Rekonstruktion der zu erwartenden Detektordaten und deren Integration in den Spurfit zur Teilchenrekonstruktion eine Grundvoraussetzung. Dadurch ist es möglich das Auflösungsvermögen des MVD und des gesamten experimentellen Aufbaus unter realistischen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Die Spur- und Vertexrekonstruktion wird anhand der Kanäle Antiproton-Proton nach zwei geladenen Pionen und nach J/Psi Photon evaluiert. Der zu erwartende hadronische Untergrund stellt hohe Anforderungen an die Selektionskraft des experimentellen Aufbaus, bezüglich der physikalischen Observablen, dar. Dies ist besonders für die Untersuchung des Charmoniumsystems oberhalb der DD(quer)-Schwelle von Bedeutung, wofür kaum experimentelle Untersuchungen vorliegen und der PANDA Detektor zukünftig einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis gebundener mesonischer Systeme beitragen kann. Zuständen im Charmoniumsystem ist es erlaubt in Open-Charm-Kanäle zu zerfallen, die eine eindeutige experimentelle Signatur mittels der D-Zerfälle in geladene Teilchen im Detektor erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit konnte anhand zweier grundlegender Reaktionen gezeigt werden, dass selbst unter ungünstigen Annahmen über den zu erwartenden Wirkungsquerschnitt, der noch nicht schwellennah vermessen wurde, das stark unterdrückte Signal gegenüber Untergrundereignissen hinreichend angereichert werden kann. Dies erlaubt eine klare Identifizierung des DD(quer)-Ausgangskanales, wobei die wesentlichen Untergrundbeiträge identifiziert und diskutiert werden

Resolution Studies for the Micro Vertex Detector of the PANDA Experiment and the Reconstruction of Charmed Mesons for Specific Hadronic Channels

The PANDA experiment is planned as part of the extended GSI facility FAIR to investigate hadronic reactions in antiproton-proton annihilations. An excellent beam quality and high luminosity is expected which allows the investigation of hadronic reactions such as the spectroscopy of the charmonium system. To ensure different studies of hadronic systems an universal detector is being designed, the PANDA detector. A high resolution Micro Vertex Detector (MVD), as part of the whole setup, is an important component of the track and vertex reconstruction. A mayor part of this work were simulation studies to investigate the resolution ability of the vertex detector. For this the development and implementation of reconstruction algorithms and their integration to the track and vertex reconstruction were an essential part to allow the detailed study of the resolution of the MVD and the whole apparatus under realistic assumptions. The track and vertex reconstruction ability of the detector is shown exemplarily for the channels antiproton-proton into two charged pions and into J/psi and photon. The expected hadronic background for physics observables requires a high selection power of the experimental setup, especially for the investigation of the charmonium system above the DD(bar) threshold. For this particular energy region no experimental data exist and the PANDA experiment can contribute to understand the binding of charmed mesonic systems. Charmonium states can decay to open-charm channels which provide a clear signature in the detector from the charged D-Meson decays. In this work the high selection ability of the experimental setup was investigated for two reaction channels. Under the assumption of an expected low reaction cross section the clear identification of the DD(bar) decay channel was shown, even for the presence of a huge hadronic background. This allows a clear identification of the DD(bar) decay channel and mayor background resources for this channel were discussed.Das PANDA Experiment wird Teil der geplanten Ausbaustufe FAIR als Erweiterung zur GSI und wird die Untersuchung von hadronischen Reaktionen in Antiproton-Proton Annihilationen ermöglichen. Durch die zu erwartende exzellente Strahlqualität und hohe Luminosität ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Untersuchung von Hadronenwechselwirkungen, wie beispielsweise die genaue Spektroskopie des Charmoniumsystems. Um vielfältige Untersuchungen verschiedenster hadronischer Systeme zu gewährleisten, wurde der Aufbau eines universellen Detektors geplant, des PANDA Detektors. Dazu ist ein hochauflösender Vertexdetektor (MVD) eine wichtige Komponente, um im Zusammenspiel mit weiteren Detektorkomponenten zur Spur- und Vertexrekonstruktion beitragen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden detaillierte Simulationen durchgeführt, die das Auflösungsvermögen des Vertexdetektors charakterisieren, ganz besonders im Hinblick auf die Rekonstruktion verschiedener physikalischer Kanäle. Dafür war die Entwicklung und Implementierung von Algorithmen zur Rekonstruktion der zu erwartenden Detektordaten und deren Integration in den Spurfit zur Teilchenrekonstruktion eine Grundvoraussetzung. Dadurch ist es möglich das Auflösungsvermögen des MVD und des gesamten experimentellen Aufbaus unter realistischen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Die Spur- und Vertexrekonstruktion wird anhand der Kanäle Antiproton-Proton nach zwei geladenen Pionen und nach J/Psi Photon evaluiert. Der zu erwartende hadronische Untergrund stellt hohe Anforderungen an die Selektionskraft des experimentellen Aufbaus, bezüglich der physikalischen Observablen, dar. Dies ist besonders für die Untersuchung des Charmoniumsystems oberhalb der DD(quer)-Schwelle von Bedeutung, wofür kaum experimentelle Untersuchungen vorliegen und der PANDA Detektor zukünftig einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis gebundener mesonischer Systeme beitragen kann. Zuständen im Charmoniumsystem ist es erlaubt in Open-Charm-Kanäle zu zerfallen, die eine eindeutige experimentelle Signatur mittels der D-Zerfälle in geladene Teilchen im Detektor erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit konnte anhand zweier grundlegender Reaktionen gezeigt werden, dass selbst unter ungünstigen Annahmen über den zu erwartenden Wirkungsquerschnitt, der noch nicht schwellennah vermessen wurde, das stark unterdrückte Signal gegenüber Untergrundereignissen hinreichend angereichert werden kann. Dies erlaubt eine klare Identifizierung des DD(quer)-Ausgangskanales, wobei die wesentlichen Untergrundbeiträge identifiziert und diskutiert werden

Resolution Studies for the Micro Vertex Detector of the PANDA Experiment and the Reconstruction of Charmed Mesons for Specific Hadronic Channels

The PANDA experiment is planned as part of the extended GSI facility FAIR to investigate hadronic reactions in antiproton-proton annihilations. An excellent beam quality and high luminosity is expected which allows the investigation of hadronic reactions such as the spectroscopy of the charmonium system. To ensure different studies of hadronic systems an universal detector is being designed, the PANDA detector. A high resolution Micro Vertex Detector (MVD), as part of the whole setup, is an important component of the track and vertex reconstruction. A mayor part of this work were simulation studies to investigate the resolution ability of the vertex detector. For this the development and implementation of reconstruction algorithms and their integration to the track and vertex reconstruction were an essential part to allow the detailed study of the resolution of the MVD and the whole apparatus under realistic assumptions. The track and vertex reconstruction ability of the detector is shown exemplarily for the channels antiproton-proton into two charged pions and into J/psi and photon. The expected hadronic background for physics observables requires a high selection power of the experimental setup, especially for the investigation of the charmonium system above the DD(bar) threshold. For this particular energy region no experimental data exist and the PANDA experiment can contribute to understand the binding of charmed mesonic systems. Charmonium states can decay to open-charm channels which provide a clear signature in the detector from the charged D-Meson decays. In this work the high selection ability of the experimental setup was investigated for two reaction channels. Under the assumption of an expected low reaction cross section the clear identification of the DD(bar) decay channel was shown, even for the presence of a huge hadronic background. This allows a clear identification of the DD(bar) decay channel and mayor background resources for this channel were discussed.Das PANDA Experiment wird Teil der geplanten Ausbaustufe FAIR als Erweiterung zur GSI und wird die Untersuchung von hadronischen Reaktionen in Antiproton-Proton Annihilationen ermöglichen. Durch die zu erwartende exzellente Strahlqualität und hohe Luminosität ergeben sich vielfältige Möglichkeiten zur Untersuchung von Hadronenwechselwirkungen, wie beispielsweise die genaue Spektroskopie des Charmoniumsystems. Um vielfältige Untersuchungen verschiedenster hadronischer Systeme zu gewährleisten, wurde der Aufbau eines universellen Detektors geplant, des PANDA Detektors. Dazu ist ein hochauflösender Vertexdetektor (MVD) eine wichtige Komponente, um im Zusammenspiel mit weiteren Detektorkomponenten zur Spur- und Vertexrekonstruktion beitragen zu können. Im Rahmen dieser Arbeit wurden detaillierte Simulationen durchgeführt, die das Auflösungsvermögen des Vertexdetektors charakterisieren, ganz besonders im Hinblick auf die Rekonstruktion verschiedener physikalischer Kanäle. Dafür war die Entwicklung und Implementierung von Algorithmen zur Rekonstruktion der zu erwartenden Detektordaten und deren Integration in den Spurfit zur Teilchenrekonstruktion eine Grundvoraussetzung. Dadurch ist es möglich das Auflösungsvermögen des MVD und des gesamten experimentellen Aufbaus unter realistischen Bedingungen zu testen und zu optimieren. Die Spur- und Vertexrekonstruktion wird anhand der Kanäle Antiproton-Proton nach zwei geladenen Pionen und nach J/Psi Photon evaluiert. Der zu erwartende hadronische Untergrund stellt hohe Anforderungen an die Selektionskraft des experimentellen Aufbaus, bezüglich der physikalischen Observablen, dar. Dies ist besonders für die Untersuchung des Charmoniumsystems oberhalb der DD(quer)-Schwelle von Bedeutung, wofür kaum experimentelle Untersuchungen vorliegen und der PANDA Detektor zukünftig einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis gebundener mesonischer Systeme beitragen kann. Zuständen im Charmoniumsystem ist es erlaubt in Open-Charm-Kanäle zu zerfallen, die eine eindeutige experimentelle Signatur mittels der D-Zerfälle in geladene Teilchen im Detektor erlauben. Im Rahmen dieser Arbeit konnte anhand zweier grundlegender Reaktionen gezeigt werden, dass selbst unter ungünstigen Annahmen über den zu erwartenden Wirkungsquerschnitt, der noch nicht schwellennah vermessen wurde, das stark unterdrückte Signal gegenüber Untergrundereignissen hinreichend angereichert werden kann. Dies erlaubt eine klare Identifizierung des DD(quer)-Ausgangskanales, wobei die wesentlichen Untergrundbeiträge identifiziert und diskutiert werden

Heterogeneous Resource Federation with a Centralized Security Model for Information Extraction

With the continuous growth of data generated in various scientific and commercial endeavors and the rising need for interdisciplinary studies and applications in e-Science easy exchange of information and computation resources capable of processing large amounts of data to allow ad-hoc co-operation becomes ever more important. Unfortunately different communities often use incompatible resource management systems. In this work we try to alleviate the difficulties occurring on bridging the gap between different research eco-systems by federating resources and thus unifying resource access.To this end, our solution presented in this paper outlines a secure, simple, yet highly interoperable and flexible architecture using RESTful Web services and WebDAV. While, first and foremost in the Grid computing domain, there are already standards and solutions in place addressing related problems, our solution differs from those approaches by allowing to federate data storage systems that are not aware of being federated. Access to these is enabled by our federation layer using storage system specific connectors. Hence, our federation approach is intended as an abstraction layer on top of existing storage or middleware solutions, allowing for a more uniform access mechanism.Additionally, our solution also allows for submission and management of computational jobs on said data, thereby federating not only data but also computational resources. Once resource access is unified, information from different data formats can be semantically unified by information extraction methods. It is our belief that the work in this paper can complement existing Grid computing efforts by facilitating access to data storage system not inherently available via commonly used Grid computing standards

Big Data Competence Center ScaDS Dresden/Leipzig

Since its launch in October 2014, the Competence Center for Scalable Data Services and Solutions (ScaDS) Dresden/Leipzig carries out collaborative research on Big Data methods and their use in challenging data science applications of different domains, leading to both general, and application-specific solutions and services. In this article, we give an overview about the structure of the competence center, its primary goals and research directions. Furthermore, we outline selected research results on scalable data platforms, distributed graph analytics, data augmentation and integration and visual analytics. We also briefly report on planned activities for the second funding period (2018-2021) of the center

Standards-based metadata management for molecular simulations

State-of-the-art research in a variety of natural sciences depends heavily on methods of computational chemistry, for example, the calculation of the properties of materials, proteins, catalysts, and drugs. Applications providing such methods require a lot of expertise to handle their complexity and the usage of high-performance computing. The MoSGrid (molecular simulation grid) infrastructure relieves this burden from scientists by providing a science gateway, which eases access to and usage of computational chemistry applications. One of its cornerstones is the molecular simulations markup language (MSML), an extension of the chemical markup language. MSML abstracts all chemical as well as computational aspects of simulations. An application and its results can be described with common semantics. Using such application, independent descriptions users can easily switch between different applications or compare them. This paper introduces MSML, its integration into a science gateway, and its usage for molecular dynamics, quantum chemistry, and protein docking