MIT физици: Социалните мрежи могат да държат ключ за намирането на нови частици

Сблъсък в LHC компактния детектор на Soon Soonnoid (CMS) на LHC произвежда сигнален бог подпис на Хигс.Уголемяване / Сблъсък в компактния мухонен соленоид на LHC (CMS) детектор произвежда сигнален богсон подпис на Хигс. Томас McCauley / Лукас Тейлър, CMS

Най-трудната част от лова за нови елементарни частици е пресяване на огромното количество данни, за да се намери предаване на информация модели или “подписи” за тези частици – или в идеалния случай странни модели, които не отговарят на известна частица, индикация за нови физика извън т. нар. стандартен модел. MIT физиците имат разработи аналитичен метод за по същество автоматизиране на тези видове на търсенията. Методът се основава на това как сходни двойки на сблъсък събития са един на друг и как стотици хиляди такива събитията са свързани помежду си.

Резултатът е сложна геометрична карта, наречена „сблъсък“ мрежа “, което е близко до картографирането на сложни социални мрежи Екипът на MIT описа своя нов подход в нова статия в Physical Прегледни писма: „Картите на социалните мрежи се основават на степен на свързаност между хората и например колко съседи, от които се нуждаете, преди да стигнете от един приятел на друг, ” каза съавторът Джеси Талер. “Тук е същата идея.”

Големият адронов колайдер (LHC) произвежда милиони протони [коригирани] сблъсъци в минута. Физиците идентифицират точно които частици се получават при високоенергийни сблъсъци от електронните подписи частиците оставят след себе си, известни като ядрени модели на разпад. Кварки например съществуват само за фракции от a секунда преди да се разпадат в други вторични частици. Тъй като всеки кварк има много различни начини на гниене, има няколко възможни подписи и всеки трябва да бъде внимателно проучен определете кои частици са присъствали по време на сблъсък.

Детектори като колакт на компактни муонни соленоиди (CMS) филтрирайте сигналите с помощта на така наречените „задействания“ – изключва се, когато събитие показва конкретна интересна частица или потенциално нова частица, от десетките хиляди сигнали, създадени всеки милионна част от секундата вътре в газта.

„Картите на социалните мрежи са базирани на степента на свързаност между хората. Тук е същата идея. ”

Ето пример: ако сблъсъкът на протон-антипротон произвежда a топ кварк и антитопна частица, те незабавно ще се разпадат два бозона със слаба сила (W) и два долни кварка. Един от “потомство” бозони се превръща в мюон и неутрино, докато други разпадащи се нагоре и надолу кваркове. Двата дънни кварка се разпадат на две струи частици, както правят кварците нагоре и надолу. Така че подпис на сблъсъка е мюон, неутрино и четири джетове.

Появяват се „струи“, защото кварките не могат да съществуват изолирано; те трябва бъдете вързани вътре в адрони. Всеки път, когато се произвежда кварк в сблъсък, той излита от адрона на своя гостоприемник, заобиколен от а спрей адрони, всички пътуват почти в една и съща посока. Изучаването на струйния спрей позволява на физиците да определят какъв вид кварк го произведе.

Още през 2017 г. Талер и неговите колеги приложиха част от своите нови аналитични методи до огромен набор от данни от CMS детектора. Наборът от данни се състои от около 29 терабайта данни, включващи около 300 милиона протонови сблъсъци в рамките на LHC и бяха освободени в портала за отворени данни на CERN. Идеята беше да се демонстрира полезността на такива методи, за да има смисъл от тази планина на информация.

Тази последна работа се основава на това. Той е особено подходящ за лов на нова физика, която попада извън съществуващите теории – в с други думи, случаи, при които физиците не биха знаели преди време какви подписи търсят.

Signature of a possible top-quark-pair candidate. Показани са песни  са от разпад на два най-добри кварка, произведени в a  collision.Увеличи / Подпис на евентуален кандидат за двойка от най-добрите кварки. Tracks shownare from the decays of two top quarks produced in acollision.Fermilab

Основната идея е да се сравнят много различни събития с всяко други, а не да анализираме всеки един поотделно. Спреят на частиците, получени при сблъсък, се моделират като точков облак, като тези, използвани в компютърното зрение за представяне на обекти. Това ви позволява физиците ясно идентифицират типичното поведение и по-лесно подбират външни хора, дебнещи в периферията на мрежата за сблъсък.

„Това, което се опитваме да направим, е да бъдем агностични по отношение на това, което мислим е нова физика или не “, каза съавторът Ерик Методиев.” Искаме да оставим данните да говорят сами за себе си. ”

Ключов за този нов аналитичен метод е алгоритъм, който изчислява колко енергия (или “работа” в езика на физиката) необходими за един облак в двойка да се трансформира в друг. Това Концепцията се нарича „разстоянието на земния двигател“ или EMD. Чифт облачните точки ще се считат за по-далеч, ако са необходими много енергия, за да пренаредите един в друг.

„Можете да си представите натрупванията на енергия като мръсотия и сте земният двигател, който трябва да премести тази мръсотия от едно място до друго – каза проф. Талер. – Количеството пот, което изразходвате преминаването от една конфигурация в друга е понятието разстояние че изчисляваме. ”

Използвайки публични данни от LHC, екипът на MIT конструира a социална мрежа от 100 000 двойки събития на сблъсък, присвояване на a номер на всяка двойка въз основа на “разстоянието” или приликата между тях тях. Талер би искал да изпробва допълнително техниката на отбора известни исторически данни, като преоткриване на горния кварк (първо наблюдавани през 1995 г.).

„Ако успеем да открием най-горния кварк в тези архивни данни, с тази техника, която не е необходимо да знае какви нови физики е търси, би било много вълнуващо и би могло да ни даде увереност в прилагането на това към текущите набори от данни, за да намерите повече екзотични предмети “, каза Талер.

„Ще бъде интересно да видим къде са идеите и техниките представени в тази кратка и провокираща мисълта хартия ще ни донесат “, написа Майкъл Шмит в APS Physics (проф. Шмит не беше участва в новия документ). „Новият базиран на EMD показател може и да доведе за по-добри техники за класификация на събитията, които дават възможност на експериментаторите за откриване на нова физика извън стандартния модел. ”

DOI: Писма за физически преглед, 2019 г. 10.1103 / PhysRevLett.123.041801 (Относно DOI).

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: