Kerjasama CMS mengeluarkan data penemuan boson Higgs kepada orang ramai


CMS mengeluarkan data penemuan boson Higgs kepada orang ramai
Paparan acara CMS calon Higgs boson mereput menjadi dua foton, salah satu daripada dua saluran pereputan yang menjadi kunci kepada penemuan zarah itu. Kredit: CERN

Sebagai sebahagian daripada komitmen berterusannya untuk menjadikan sainsnya terbuka sepenuhnya, kerjasama CMS baru sahaja mengeluarkan gabungan pengukuran CMS secara terbuka yang menyumbang kepada penemuan boson Higgs pada tahun 2012.

Keluaran CERN ini bertepatan dengan penerbitan perisian Combine—alat analisis statistik yang CMS bangunkan semasa larian pertama Large Hadron Collider (LHC) untuk mencari zarah unik, yang sejak itu telah diterima pakai sepanjang kerjasama.

Pengukuran fizik berdasarkan data daripada LHC biasanya dilaporkan sebagai nilai pusat dan ketidakpastian yang sepadan. Sebagai contoh, tidak lama selepas memerhatikan boson Higgs dalam data perlanggaran proton-proton LHC, CMS mengukur jisimnya sebagai 125.3 tambah atau tolak 0.6 GeV (jisim proton adalah kira-kira 1 GeV). Tetapi angka ini hanyalah ringkasan ringkas hasil pengukuran, sedikit seperti tajuk buku.

Dalam pengukuran, maklumat penuh yang diekstrak daripada data dikodkan dalam fungsi matematik, dikenali sebagai fungsi kemungkinan, yang merangkumi nilai kuantiti kuantiti serta pergantungan pada faktor luaran. Dalam kes pengukuran CMS, faktor-faktor ini merangkumi penentukuran pengesan CMS, ketepatan simulasi pengesan CMS yang digunakan untuk memudahkan pengukuran dan kesan sistematik yang lain.

Fungsi kemungkinan pengukuran berdasarkan data LHC boleh menjadi rumit, kerana banyak aspek perlu disematkan untuk memahami sepenuhnya perlanggaran tidak kemas yang berlaku di LHC. Sebagai contoh, fungsi kemungkinan gabungan ukuran penemuan boson CMS Higgs, yang CMS baru dikeluarkan dalam format elektronik, mempunyai hampir 700 parameter untuk nilai tetap jisim boson Higgs. Antaranya, hanya satu—bilangan boson Higgs yang terdapat dalam data—adalah parameter fizik yang diminati, manakala selebihnya model ketidakpastian sistematik.

Setiap parameter ini sepadan dengan dimensi ruang abstrak berbilang dimensi, di mana fungsi kemungkinan boleh dilukis. Sukar bagi manusia untuk menggambarkan ruang dengan lebih daripada beberapa dimensi, apatah lagi satu dengan banyak.

Keluaran baharu fungsi kemungkinan pengukuran penemuan boson CMS Higgs—fungsi kemungkinan pertama yang akan tersedia secara terbuka oleh kerjasama itu—membolehkan penyelidik mengatasi masalah ini. Dengan fungsi kebarangkalian yang boleh diakses secara umum, ahli fizik di luar kerjasama CMS kini boleh mengambil kira dengan tepat pengukuran penemuan boson CMS Higgs dalam kajian mereka.

Pengeluaran fungsi kemungkinan ini, serta perisian Combine, yang digunakan untuk memodelkan kemungkinan dan menyesuaikan data, menandakan pencapaian baharu dalam komitmen sedekad CMS untuk membuka sains sepenuhnya. Ia menyertai ratusan penerbitan akses terbuka, keluaran hampir lima petabait data CMS pada portal data terbuka CERN dan penerbitan keseluruhan rangka kerja perisiannya di GitHub.