CMS zaměstnané strojové učení Prozkoumat vzácné Higgs se rozpadá do kouzelných kvarků. Hledání dosud vytvořilo nejpřísnější limity.
Higgs Boson, poprvé pozorovaný u velkého hadronového Collider (LHC) v roce 2012, je základním kamenem standardního modelu fyziky částic.
Prostřednictvím svých interakcí dává základní částice, jako jsou kvarky jejich hmoty. Interakce mezi Higgsovým bosonem a nejtěžšími kvarky „třetí generace“-horní a dolní kvarky-již byly potvrzeny a prokázány, že se vyrovnávají se standardními modelovými předpovědi.
Studium toho, jak Higgsovy páry na lehčí kvarky zůstávají mnohem obtížnější. Její interakce s „druhou generací“ kvarky, jako je kouzelný kvark, a „první generace“ kvarků, kvarky nahoru a dolů, které tvoří jádra atomů, jsou stále do značné míry netestované. To ponechává otevřenou klíčovou otázku, zda je Boson Higgs zodpovědný za to, že dává mši samotným kvarkům, které tvoří každodenní hmotu.
CMS hlásí první vyhledávání rozpadu kouzla
Aby se tyto interakce prozkoumaly, fyzici zkoumají, jak se Higgs Boson rozpadá do jiných částic nebo je produkován vedle nich ve srážkách s vysokou energií proton-proton na LHC. Nedávno Cern seminářThe CMS Spolupráce představila první vyhledávání Pro Higgs Boson, který se rozpadl do dvou kouzelných kvarků v událostech, kde se Higgs vyrábí společně s párem nejlepších kvarků. Použitím pokročilého Umělá inteligence Metody, tým dosáhl dosud nejsilnějších limitů na síle interakce Higgs Boson s Charm Quark.
Vytváření Higgsova bosonu spolu s párem nejvyšších kvarků a poté, co pozoruje, je rozpad do dvou kvarků, je neobvyklou událostí v LHC a ta, která je obzvláště náročná na identifikaci. Quarks téměř okamžitě generuje úzké spreje hadronů, nazývané „trysky“, které cestují jen krátkou vzdáleností před dalším rozpadem. Díky tomu je velmi obtížné oddělit trysky, které pocházejí z charmů kvarků v Higgsově rozpadu od těch vytvořených jinými typy kvarků. Konvenční techniky identifikace proudových trysek, známé jako „značení“, nejsou efektivní při rozpoznávání kouzelných trysek, což zvyšuje potřebu sofistikovanějších přístupů ke zlepšení diskriminace.
„Toto vyhledávání vyžadovalo paradigmatický posun v analytických technikách,“ vysvětluje Sebastian Wuchterl, výzkumný pracovník v CERN. „Vzhledem k tomu, že kouzla je obtížnější označit než spodní kvarky, spoléhali jsme se na špičkové techniky strojového učení, abychom oddělili signál od pozadí.“
Neuronové sítě pro rozpoznávání trysek
Tým CMS se zabýval dvěma ústředními výzvami použitím technik strojového učení. První zahrnoval detekci kouzelných trysek, ke kterým se přiblížili pomocí grafické neuronové sítě speciálně navržené pro tento úkol. Druhou výzvou bylo oddělení skutečných událostí Higgs Boson od kolizí na pozadí, zpracované s transformátorovou síť – stejnou rodinou modelů, které jsou základem chatgptu, ale zde se přizpůsobily spíše klasifikaci částic než generování textu. K tréninku systému značení šarmu použili vědci stovky milionů simulovaných trysek, což umožnilo algoritmu identifikovat kouzelné trysky s mnohem větší přesností.
Pomocí údajů shromážděných od roku 2016 do roku 2018, v kombinaci s výsledky z předchozích vyhledávání rozpadu Higgs Boson na kouzla kvarků prostřednictvím jiných procesů, stanovila tým CMS dosud nejpřísnější limity na interakci mezi Higgsovým bosonem a Charm Quark, což vykazovalo zlepšení přibližně 35% ve srovnání s předchozími omezeními. To zakládá významné hranice potenciálních odchylek od standardní predikce modelu.
Další kroky v LHC
„Naše zjištění znamenají hlavní krok,“ říká Jan Van Der Linden, postdoktorandský výzkumný pracovník na Gennt University. „S více údaji z nadcházejících běhů LHC a vylepšených analytických technik můžeme získat přímý vhled do interakce Higgs Boson s Charm Quarks na LHC – úkol, který byl před několika lety považován za nemožný.“
Vzhledem k tomu, že LHC pokračuje v shromažďování dat, zdokonalení v značkování Charm a klasifikace událostí Higgs Boson by mohla nakonec umožnit CMS a jeho doprovodným experimentem Atlasu potvrdit rozpad Higgs Boson do kouzla. To by byl hlavní krok k úplnému pochopení role Higgs Boson při generování mše pro všechny kvarky a poskytl zásadní test 50letého standardního modelu.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
