PuRe: un'iniziativa dell'Office of Science del Dipartimento dell'Energia degli USA

La Review of Particle Physics in successive edizioni, il libretto tascabile e pagine del sito web del Particle Data Group (PDG).
Successive editions of the Review of Particle Physics, the "booklet" and pages of the website.of the Particle Data Group (PDG).

L'Office of Science (SC) del Dipartimento dell'Energia (DOE) supporta negli Stati Uniti la ricerca scientifica sia con i suoi dieci Laboratori Nazionali sia finanziando progetti della comunità in patria e all'estero (CERN, LNGS, etc.). Il terzo pilastro delle azioni dell’Ufficio è l'organizzazione di dati utili sia alla comunità scientifica sia al pubblico generico. Il 13 aprile scorso, al fine di aumentare la visibilità delle risorse di dati di alto valore esistenti, l'Ufficio ha lanciato il programma PuRe (Public Reusable Research Data Resources). Nelle parole di Harriet Kung, Vicedirettrice dei Programmi Scientifici del SC, "Le risorse PuRe sono archivi di dati, basi per conoscenze, piattaforme di analisi, e altre attività che rendono disponibili pubblicamente dati elaborati per ulteriori scoperte scientifiche e conoscenze tecniche", coprendo tutti i settori della missione del SC. E ancora: "Ciascuna risorsa è un autorevole fornitore di dati o di strumenti di analisi nella sua area di competenza. Nel loro insieme, queste risorse pubbliche di alta qualità hanno un ruolo strategico nel far avanzare la missione del SC."

L'iniziativa si svolge nell'ambito dei principi definiti sotto l'acronimo FAIR ("findability, accessibility, interoperability, reusability") nel 2016 da un insieme di stakeholders quali università, industrie, agenzie finanziatrici ed editori di giornali scientifici. I principi danno rilievo all'operabilità da computer, che permetta il ritrovamento, accesso e riuso dei dati da sistemi computazionali con intervento umano minimizzato, come reso necessario dal ritmo di crescita della mole e della complessità dei dati.

Le risorse disponibili nella fase iniziale sono state ottenute da: il Materials Project, il centro dati dell'Atmospheric Radiation Measurement (ARM), il Joint Genome Institute (JGI), il DOE Systems Biology Knowledgebase (Kbase), il National Nuclear Data Center (NNDC) e il Particle Data Group (PDG).

Gli ultimi due, quelli di fisica, storicamente nacquero per primi. NNDC, operante presso il Brookhaven National Laboratory (BNL) del DOE, raccoglie, valuta e distribuisce dati di fisica nucleare per ricerca di base e tecnologie nucleari applicate. È un'evoluzione del Brookhaven Cross Section Compilation Group (BSCG) fondato nel 1951 sotto la guida di Donald Hughes. All’epoca le informazioni venivano archiviate in "schede perforate IBM". Il loro numero aveva superato le 200 000 all’anno nel 1964, quando fu creato il Sigma Center Information Storage and Retrieval System (SCISR) allo scopo di trasferire l'informazione su nastri magnetici e sviluppare la piattaforma per accedervi.

Quanto alle particelle, nel 1957 i dati sulle loro caratteristiche uscivano a ritmi crescenti quando Walter H. Barkas e Art Rosenfeld all’University of California Radiation Laboratory (UCRL) – ora Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) del DOE – decisero di produrre una tavola delle masse e vite medie in un rapporto interno non pubblicato (UCRL-8030: Data on elementary particle physics). Entrambi avevano bisogno dei valori correnti delle proprietà delle particelle per i programmi su computer che stavano sviluppando per processare le loro misure, il primo in emulsioni, il secondo in camere a bolle. L’anno dopo comparve la prima di quelle "schede di Rosenfeld" che presto ogni fisico di particelle avrebbe avuto nel portafoglio. Una sola risonanza appariva allora nella Tabella dei barioni, la ∆(1238).

Il Particle Data Group (PDG) è oggi una collaborazione internazionale di 237 autori e 5 associati tecnici di 174 Istituzioni in 26 paesi, finanziata dal DOE, CERN, MEXT, JPS dal Giappone e INFN dall'Italia. È guidata da un gruppo di coordinamento basato a LBNL, tranne per un componente supportato dall’INFN. Il PDG produce la Review of Particle Physics di circa 2000 pagine, che viene aggiornata e resa disponibile in formato elettronico annualmente e pubblicata in forma cartacea ogni due anni su una rivista di fisica delle alte energie. Essa include una compilazione critica delle misure delle proprietà delle particelle elementari note e riassume le ricerche di ipotetiche nuove particelle. Sono inclusi solo i risultati pubblicati, dopo peer review, su rivista scientifica. Nell'edizione 2020 sono state aggiunte 3324 nuove misure da 878 articoli alle 41371 misure da 11322 articoli che già comparivano. Inoltre, 120 articoli di rivista discutono gli argomenti rilevanti in fisica subnucleare e astroparticellare.

Nel gruppo di coordinamento del PDG speriamo che la partecipazione a PuRe, oltre a garantire un supporto sostenuto nel tempo, possa ora facilitare la realizzazione delle idee esistenti sull'implementazione dell’operatività da computer della base di dati.

PuRe: an initiative of the Office of Science of the USA Department of Energy

In the USA, the Office of Science (SC) of the Department of Energy (DOE) supports the scientific research with its ten National Laboratories and allocating research funding to the community for experiments in the country and abroad. The third pillar of its actions is the stewarding data for the benefit both of the community and of the general public. To enhance the visibility of high-value existing data resources, on April 13 2021, the SC has officially launched the Public Reusable Research (PuRe) Data Resources program. In the words of Harriet Kung, Deputy Director of Science Programs of the SC,"PuRe Data Resources are data repositories, knowledge bases, analysis platforms, and other activities that make curated data publicly available to further scientific discovery and technical knowledge", spanning the SC mission space. "Each resource is an authoritative provider of data or capabilities in its respective subject area. Together, these high-quality public resources play a strategic role in advancing the SC mission."

The project will be developed in the frame of the principles defined under the acronym FAIR (findability, accessibility, interoperability, reusability) in 2016 by a diverse set of stakeholders, representing academia, industry, funding agencies, and scholarly publishers. These principles emphasize computer operability, which should allow to find, access and reuse of data by computational systems with a minimum human intervention, as required by the increasing rate in volume and complexity of data.

The resources available at this initial stage have been provided by: the Materials Project, the Atmospheric Radiation Measurement (ARM) data Center, the Joint Genome Institute (JGI), the DOE Systems Biology Knowledgebase (Kbase), National Nuclear Data Center (NNDC) and the Particle Data Group (PDG).

The physics specific ones, the latter two, are historically the first to have been born. NNDC, based at the DOE Brookhaven National Laboratory (BNL), collects, evaluates and disseminates nuclear physics data for basic nuclear research and applied nuclear technologies. It evolved from the Brookhaven Cross Section Compilation Group (BSCG) founded in 1951 under the lead of Donald Hughes. Initially the information was stored on “IBM punched cards”. Their number had grown to some 200 000 per year by 1964, when the Sigma Center Information Storage and Retrieval System (SCISR) was created to transfer the information on magnetic tapes.

As for the particles, in 1957, data on their properties were becoming available at an increasing rate, when Walter H. Barkas and Art Rosenfeld at the University of California Radiation Laboratory (UCRL) (now the DOE Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)), decided to produce a table of masses and mean leaves in an unpublished report (UCRL-8030 - Data on elementary particle physics). Both of them needed current values of particle properties for the computer programs they were developing to process their measurements, the former in emulsions the latter in bubble chamber. The next year the first "Rosenfeld wallet card" appeared and soon entered in the wallets of the particle physicists. Only one resonance was present in the Baryon Table, the ∆(1238).

Today, the Particle Data Group (PDG) is an international collaboration of 237 authors and 5 technical associates from 174 institutions in 26 countries, supported by DOE, CERN, MEXT, JPS of Japan and INFN of Italy. It is led by a coordination team based at LBNL plus a person of the INFN. PDG produces the 2000 pages Review of Particle Physics, updated yearly, and published every two years in a HEP journal. It includes a critical compilation and evaluation of measurements of the properties of known elementary particles and summarizes searches for hypothetical new particles. Only results published on a scientific journal after peer review are included. For the 2020 edition, 3,324 new measurements from 878 papers were added, in addition to 41,371 measurements from 11,322 papers that first appeared in previous editions. In addition, 120 individual review articles discuss the relevant topics in particle and astroparticle physics.

In the PDG coordination group we hope that joining the PuRe project, beyond guaranteeing a sustained support, might facilitate implementing the existing ideas of machine-operability of its database.