Что означает «слепой анализ» при поиске новых частиц?

Применение «слепого анализа» при поиске хиггсовского бозона в канале распада на четыре лептона

Применение «слепого анализа» при поиске хиггсовского бозона в канале распада на четыре лептона. Голубая гистограмма показывает фон за счет процессов, не включающих хиггсовский бозон. Черные точки — реальные данные. Данные в центральной заштрихованной полосе физику до поры не видны, и поэтому он настраивает критерии отбора и анализа данных, глядя только на боковые участки. Лишь после того, как метод обработки зафиксирован, физикам откроется картина в центральной области, и тогда-то они увидят, насколько хорошо (или плохо) данные, обработанные этим методом, совпадают с теоретическими ожиданиями (красная гистограмма). Рис. с сайта cms.web.cern.ch

Когда экспериментаторы рассказывают о результатах поиска новых частиц, они часто упоминают, что при анализе использовался «слепой метод» и лишь в самый последний момент «открывался черный ящик» и появлялся результат. Эти жаргонные выражения означают, что при анализе использовалась методика, минимизирующая (и в идеале исключающая) «человеческий фактор». Проводя анализ, физики заранее не знали, к какому результату он приведет, и поэтому не могли своей предвзятостью повлиять на обработку данных.

Дело в том, что поиск новых частиц или редких процессов на фоне огромного количества «неинтересных» событий — это очень нетривиальное занятие. Для того чтобы «выжать максимум» из данных (но не привнести при этом ложный открытий!), физики стараются найти такие критерии отбора событий, которые подавляют фон, но удерживают при этом события нужного типа. В этой деятельности у физика имеется богатый арсенал средств. Он может наложить ограничения на энергии, импульсы, углы вылета рожденных частиц и на другие кинематические переменные. Он может отбирать события в соответствии с типом или количеством рожденных частиц. Он может оценивать фон с помощью численного моделирования и затем применять его при обработке данных. Если действовать «по старинке», то при каждой такой вариации анализа физик имеет право снова взглянуть на ключевой график и увидеть, появилась ли искомая частица там, где ее ожидают, или нет. И вот здесь может вмешаться человеческий фактор. Каким бы беспристрастным экспериментатор ни казался, он всегда относится предвзято к увиденному промежуточному результату. В результате он может выбрать тот или иной метод обработки данных не потому, что это метод объективно правильнее, а потому, что он дает более чистый искомый сигнал.

«Слепой анализ» как раз устраняет такую предвзятость (см. рисунок, взятый из популярной заметки на сайте коллаборации CMS и относящийся к завтрашнему докладу по поиску хиггсовского бозона). При таком анализе самая «горячая» область закрывается от глаз физиков, которые обрабатывают данные. Компьютер, конечно, использует все данные, но показывает только то, что находится за пределами закрытой зоны. Благодаря этому физики настраивают критерии отбора и анализа событий, глядя лишь на «скучные» области на графике и не видя, усиливается или ослабляется при этом искомый сигнал. Лишь в самом конце, когда оптимальный метод обработки найден и зафиксирован, компьютер «открывает черный ящик» — то есть показывает, что же этот метод дает в «горячей» области.


6
Показать комментарии (6)
Свернуть комментарии (6)

  • Alexandr_A  | 04.07.2012 | 02:50 Ответить
    Уже объявили? Нашли бозон хиггса?
    Ответить
    • ovz > Alexandr_A | 04.07.2012 | 10:10 Ответить
      Рано еще. Сегодня только доклады должны делать. Возможно вечером узнаем.
      Хотя по телевизору уже объявили что "сегодня будет объявлено об открытии бозона Хигса". Наверное они уже в курсе. :)
      Ответить
      • ovz > ovz | 04.07.2012 | 14:55 Ответить
        Ну вот и дождались. доклады сделаны.
        http://www.gazeta.ru/science/2012/07/04_a_4663465.shtml
        (Да простит меня Игорь Иванов за ссылку на СМИ)
        Ответить
        • Alextos > ovz | 04.07.2012 | 19:46 Ответить
          “Да простит меня Игорь Иванов за ссылку на СМИ.”
          Надеюсь, что Вы зря беспокоитесь.

          «
          Аудитория в CERN встретила бурными аплодисментами Питера Хиггса, специально приглашенного на семинар.
          Руководители обоих экспериментов, занимавшихся поисками бозона Хиггса, — CMS и ATLAS — объявили об открытии новой частицы, но подчеркнули, что для ее точной идентификации понадобится время.
          «Мы наблюдали новый бозон с массой 125,3±0,6 ГэВ со статистической значимостью в 4,9 сигма», — объявил Джо Инкандела, руководитель коллаборации CMS.
          «Выводы пока являются предварительными, но уровень сигнала в 5 сигма вблизи массы в 125 ГэВ, который мы видим, — это кардинально новый результат. Это действительно новая частица. Мы знаем, что это должен быть бозон и что это самый тяжелый бозон, известный на сегодня. Значение этого открытия очень велико, и именно поэтому мы должны быть чрезвычайно аккуратны и внимательны, проводя наши измерения и перекрестные проверки результатов», — подчеркнул руководитель эксперимента CMS Джо Инкандела.
          »

          Мне особенно понравилось последнее высказывание.
          Ответить
          • PavelS > Alextos | 04.07.2012 | 23:26 Ответить
            Если значимость 4.9, то вроде как 0.1 сигму не достали, открытие не кошерное. А вот вместе с теватроном, я так понимаю - очень даже всё ОК.
            Ответить
  • Angl  | 04.07.2012 | 10:50 Ответить
    Какая поразительная точность соответствия наблюдаемого сигнала теории, особенно в областях, где количество событий равно 1-2! Я бы понял, если бы было 100-200, но для такого малого числа событий слишком уж гладко...
    Ответить
Написать комментарий

Другие новости


Элементы

© 2005-2017 «Элементы»