CERN Açık Veri Portalı Sonuçları Subatomik Parçacık Modellerini Onaylıyor

Vipoyd

Vipoyd - Yeni Nesil Medya Platformu
Yönetici
#1
CERN Açık Veri Portalı Sonuçları Subatomik Parçacık Modellerini Onaylıyor
CERN-Open-Data-Portal-Results-Reveal-Subatomic-Particle-Patterns.jpg

MIT araştırmacıları CMS verilerini ilk defa yüksek enerjili protonların çarpıştığı zaman üretilen,
atom altı parçacıkların jetleri içindeki evrensel bir özelliği ortaya çıkarmak için kullandılar.


2014 yılının Kasım ayında, parçacık fiziği alanında ilk ve beklenmedik bir hareketle, dünyanın en büyük parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - Büyük Hadron Çarpıştırıcısı - ana büyük dedektörlerden biri olan Compact Muon Solenoid (CMS) deneyi halka açıklandı CERN Açık Veri Portalı adlı bir web sitesi aracılığıyla veri miktarı.

2010 yılı boyunca kaydedilen ve işlenen veriler, yaklaşık 29 terabayt bilgi tutarında olup, CMS dedektörü içindeki 300 milyon bireysel yüksek enerjili proton çarpışmalarından elde edilmiştir. Bu verilerin paylaşılması, herhangi bir büyük parçacık çarpıştırıcısı deneyinin ilk defa kamuoyuna böyle bir bilgi önbelleği yayınladığını gösterdi.

MIT'de doçent bir fizik profesörü olan ve parçacık fiziğine açık erişim için uzun zamandır savunan Jesse Thaler tarafından yapılan yeni bir çalışma ve meslektaşları şimdi bu hareketin bilimsel değerini göstermektedir. Fiziksel İnceleme Mektupları'nda yayınlanan bir makalede, araştırmacılar CMS verilerini ilk kez yüksek enerjili protonların çarpıştığı zaman üretilen subatomik parçacıkların jetleri içindeki evrensel bir özelliği ortaya çıkarmak için kullandılar. Çabaları, CMS açık verilerinin ilk bağımsız ve yayınlanmış analizini temsil eder.

MIT'nin Nükleer Bilim Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Thaler, “Parçacık fiziği alanında, verileri halka açıklama geleneği yok” diyor. “Aslında başka hiçbir kısıtlama olmadan halka açık veri almak - bu daha önce görülmemiş.”

Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki grupların ve diğer parçacık hızlandırıcıların sebeplerinin bir kısmının verilerini elinde tutmasının bir nedeni de, bu tür verilerin fiziksel dedektörleri ve çeşitli karmaşık özelliklerinin tam olarak anlaşılamayacak kişiler tarafından yanlış yorumlanabileceği konusudur. üretilen verileri etkileyebilir.

Thaler, “Verileri halka açıklarsanız, o zaman dedektörün nasıl çalıştığıyla ilgili bir aksaklık olduğunda, yeni fizik için kanıt talep eden insanlara sahip olacaksınız” dedi. “Kimsenin dışarıdan gelemeyeceğine ve bu düzeltmeleri düzgün yapamayacağına ve bazı hileli analistlerin gerçekten orada olmayan bir şeyin varlığını iddia edebileceğine inanıldığını düşünüyorum.”

Thaler, “Bu, şu anda sahip olduğumuz, alanımızda yeni olan bir kaynaktır” diye ekliyor. “Sanırım içine girmeye çalışmakta isteksizlik vardı, çünkü zordu. Ancak buradaki çalışmalarımız genel olarak bu açık verinin nasıl kullanılacağını, bilimsel değere sahip olduğunu ve bunun daha egzotik olasılıkların gelecekteki analizleri için bir adım taşı olabileceğini göstermektedir. ”

Thaler'in ortak yazarları Reed College'den Andrew Larkoski, Buffalo'daki New York Eyalet Üniversitesi'nden Simone Marzani ve MIT'nin Nükleer Bilim Teorik Fizik ve Laboratuar Merkezi'nden Aashish Tripathee ve Wei Xue'dir.

Fraktalları jetlerde görmek

CMS işbirliği 2014 yılında verilerini kamuya açıklarken, Thaler bilgileri analiz etmek için yeni teorik fikirler uygulamaya çalıştı. Amacı, protonların yüksek enerjili çarpışmalarından üretilen jetleri incelemek için yeni yöntemler kullanmaktı.

Protonlar, temel olarak fizikte güçlü kuvvet olarak bilinen etkileşimlerle birbirine bağlanan kuark ve gluon adı verilen daha küçük subatomik parçacıkların birikimleridir. 1970'lerden bu yana fizikçiler tarafından bilinen güçlü kuvvetin bir özelliği, kuarkların ve gluonların yüksek enerjili bir çarpışma sonrasında sürekli olarak ayrılma ve bölünme şeklini açıklar.

Bu özellik, bir ana kuark veya gluondan ayrılırken her partiküle verilen enerjiyi tahmin etmek için kullanılabilir. Özellikle, fizikçiler, bir başlangıç çarpışmasından çıkan parçacıkların modelini ve dolayısıyla üretilen jetin genel yapısını tahmin etmek için bir evrim denklemi ya da bölme işlevi olarak bilinen bir denklemi kullanabilirler.

Thaler, “Bu, jetlerin nasıl oluştuğunu açıklayan fraktal benzeri bir işlem” diyor. “Ama gerçekte bir jeti görünce, gerçekten dağınık. Gördüğünüz bu karışık, kaotik jetten, o jet'i oluşturan temel yönetim kuralına veya denklemine nasıl bakıyorsunuz? Bu evrensel bir özellik ve henüz ölçülen jetde hiçbir zaman doğrudan görülmedi. ”

Çarpıştırıcı mirası

2014 yılında, CMS, dedektörde ölçülen enerjiler göz önüne alındığında, dedektörün “partikül akış adayları” nın kapsamlı bir listesini ya da serbest bırakılması en muhtemel olan atom altı parçacık türlerini içeren önceden işlenmiş bir formunu yayınladı. çarpışma.

Ertesi yıl, Thaler Larkoski ve Marzani ile teorik bir makale yayınladı ve karmaşık bir jeti yapısını yöneten temel evrim denklemini açığa çıkaracak şekilde daha iyi anlama stratejisi önerdi.

Thaler, “Bu fikir daha önce bulunmamıştı” diyor. “Jetin karmaşıklığını bir kalıba damlatabildiğinizi ve bu kalıbı bu denklemde güzel bir şekilde eşleştireceğinizi - bu yöntemi CMS verilerine uygularken bulduğumuz şey bu” dedi.

Teorik fikrini uygulamak için Thaler, CMS açık verilerindeki proton çarpışmalarından üretilen 750.000 bireysel jeti inceledi. Bu jetlerdeki parçacık modelinin, kendi çarpışmalarından salınan enerjiler göz önüne alındığında, evrim denkleminin öngördüğü ile eşleşip eşleşmediğini görmek için baktı.

Her çarpışmayı birer birer ele alan ekibi, daha önce geliştirilen algoritmaları üretilmiş ve tekrar tekrar parçalanan partiküller olarak yayılan enerjileri izlemek ve serbest bırakmak için daha önce geliştirilen algoritmaları kullandı. Birincil analiz çalışması, MIT lisans tezinin bir parçası olarak Tripathee ve Xue tarafından yapıldı.

Thaler, “Bu jetin daha küçük parçalardan nasıl geldiğini görmek istedik” diyor. “Denklem, işler ayrıldığında enerjinin nasıl paylaşıldığını anlatıyor ve bir jeti gördüğünüzde bulduğumuzda ve ayrıldıklarında ne kadar enerjinin paylaşıldığını ölçüyoruz, aynı şey.

Ekip, çalıştıkları 750.000 jetten elde edilen bilgileri birleştirerek, bölme işlevini veya evrim denklemini ortaya çıkardı ve bu da kuvvetin temel bir özelliği olan denklemin bir jetin genel yapısını ve enerjisinin enerjisini tahmin edebileceğini gösterdi. İki protonun çarpışmasından üretilen parçacıklar.

Bu, çoğu fizikçinin genel olarak bir süpriz olmasa da, çalışma, bu denklemin deneysel verilerde ilk kez açıkça görüldüğünü gösteriyor.

Thaler, “Kimse bu denklemden şüphelenmiyor, ancak yeni bir şekilde açığa çıkardık” diyor. “Bu, işlerin beklediğiniz gibi davrandığını gösteren doğru bir doğrulamadır. Ve bu tür açık verileri gelecekteki analizler için kullanabileceğimiz konusunda bize güven veriyor. ”

Thaler, kendisinin ve diğerlerinin CMS açık verilerini analiz etmesinin, diğerlerinin büyük ölçüde fizik deneylerini kısmen de olsa onların miraslarını korumak amacıyla benzer bilgiler yayınlamaya teşvik edeceğini umuyor.

Thaler, “Çarpıştırıcılar büyük çabalardır” diyor. “Bunlar benzersiz veri setleri ve teorik anlayışımız zaman içinde değiştiği için eski verileri kullanarak keşif potansiyelini ortaya çıkarmak için bu bilgileri arşivleme mekanizması olduğundan emin olmalıyız. Kamuya erişim, bu verilerin gelecekteki kullanım için erişilebilir olmasını sağlayan bir basamak taşıdır. ”

Bu araştırma, kısmen MIT Charles E. Reed Fakülte Girişim Fonu, MIT Lisans Araştırma Olanakları Programı, ABD Enerji Bakanlığı ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir.

Yayın: Andrew Larkoski, vd., “QCD Bölme Fonksiyonunu CMS Açık Veri ile Gösterme”, Phys. Rev. Lett. 119, 132003; DOI: 10,1103 / PhysRevLett.119.132003
KAYNAK: Jennifer Chu, MIT News
 
Üst