CERN开放数据门户结果确认提包粒子图案

来自麻省理工学院的研究人员使用CMS数据首次揭示子颗粒的射流内的通用特征，当高能质子碰撞时产生。

2014年11月，在第一个意外的粒子物理领域的意外移动，紧凑的Muon螺线管（CMS）实验 - 世界上最大的粒子加速器中的主要探测器之一，大型强子撞机 - 释放到公众巨大通过名为CERN Open Data Portal的网站的数据量。

全年2010年录制和处理的数据达到约29吨的信息，从CMS探测器内的高能质子的辛辛碰撞中产生了3亿。这些数据的共享标志着首次任何主要的粒子碰撞器实验都将这样的信息缓存发布给公众。

MIT的物理学副教授Jesse Thaler和长期倡导者在粒子物理学中开放访问，他的同事现在展示了这一举动的科学价值。在发布的物理审查信中，研究人员使用CMS数据首次揭示子颗粒的射流内的普遍特征，这是在高能质子碰撞时产生的。他们的努力代表了对CMS开放数据的第一个独立的发布分析。

“在我们的粒子物理领域中，没有制作数据公众的传统，”泰勒斯说，核科学麻省理工学院实验室的研究员。“实际上没有其他限制的公开获取数据 - 这是前所未有的。”

大型强子撞机和其他粒子加速器的一部分的原因群体仍然对其数据进行专有持有，这是可能没有完全了解物理探测器的人和他们各种复杂性质的人可能误解的问题。影响所产生的数据。

“担心是，如果你制作了数据公众，那么当实际上它只是一个毛刺在探测器运作时，你会声称新物理学的证据，”Thaler说。“我认为据信没有人可以来自外面，并妥善执行这些更正，一些流氓分析师可以要求存在的东西并没有真正存在。”

“这是我们现在拥有的资源，这是我们领域的新功能，”Thaler补充道。“我认为有不愿意尝试挖掘它，因为它很难。但我们在这里的工作表明，我们可以一般地理解如何使用这种开放数据，即它具有科学价值，这可能是将来分析更加异国情调的可能性的踏脚石。“

Thaler的共同作者是芦苇学院的Andrew Larkoski，纽约州纽约州立大学的Simone Marzani在水牛城，艾萨德·王朝和麻省理工学院理论物理和核科学实验室中心。

在喷气机中看到分数分

当CMS协作在2014年公开发布其数据时，Thaler试图应用新的理论想法来分析信息。他的目标是使用新的方法来研究由质子的高能碰撞产生的喷射器。

质子基本上是甚至较小的亚底颗粒的累积，称为夸克和胶原，其通过物理助理中已知的相互作用作为强力而在一起。20世纪70年代以来物理学家已知的强力的一个特征描述了夸克和胶水在高能碰撞的后果中反复分裂和叠加的方式。

该特征可用于预测从母似夸克或胶质粘土的情况下赋予每个粒子的能量。特别地，物理学家可以使用称为进化方程或分裂功能的等式，以预测从初始碰撞中喷出的颗粒的图案，因此产生的射流的整体结构。

“这是这种类似的过程，描述了如何形成喷射器，”Thaler说。“但是当你看到一个现实的喷气机时，它真的很乱。你如何从这个混乱，混乱的喷射到你看到产生该喷射的基本管理规则或等式？这是一个普遍的功能，但它从未在衡量的喷气机中看到过。“

碰撞者遗产

2014年，CMS发布了一种预处理的探测器2010原始数据形式，其包含“粒子流量候选者”的详尽列表，或者在探测器中测量的能量，最有可能被释放的子颗粒的类型碰撞。

次年，Thaler与Larkoski和Marzani发表了一个理论纸，提出了一种更完全了解复杂的射流的策略，以揭示其结构的基本演变方程。

“这个想法以前没有存在，”泰尔说。“你可以将喷气式飞机的混乱蒸馏成一个模式，而那种模式会匹配在该等式上 - 这是我们在将此方法应用于CMS数据时找到的。”

为了应用他的理论想法，Thaler检查了在CMS开放数据中的质子碰撞中产生的750,000次inpidual喷气机。他看着，考虑到从它们各自的碰撞中释放的能量，那些射流中的颗粒的模式是否与所预测的进化方程相匹配。

他的团队将每一个碰撞逐一拍摄，我们的团队看到了最突出的射流，并使用先前开发的算法来追溯和解散作为颗粒一次又一次地切割的能量发出的能量。初级分析工作是通过黎尊进行的，作为他的麻省理工学院学士学位论文的一部分，以及薛。

“我们想看看这次喷气机如何来自较小的碎片，”Thaler说。“方程式告诉你如何在分裂时分享能量，我们发现当你看看喷射并测量分裂时分享多少能量，它们是同样的事情。”

该团队能够通过将来自所有750,000个喷射器的信息组合来揭示分裂功能或演变方程，表明等式 - 强势的基本特征 - 确实可以预测喷气机的整体结构和能量由两种质子的碰撞产生的颗粒。

虽然这可能一般对大多数物理学家通常是一个惊喜，但该研究代表了在实验数据中如此清楚地看到了这一方程的第一次。

“没有人怀疑这个方程式，但我们能够以一种新的方式暴露它，”Thaler说。“这是一个干净的验证，即事情就是你所期望的方式。它让我们信心我们可以使用这种开放数据来将来分析。“

Thaler希望他和他人对CMS开放数据的分析将促使其他大型粒子物理实验释放类似的信息，部分以保护其遗产。

“林家很重要，”泰尔说。“这些是唯一的数据集，我们需要确保有一种机制来归档该信息，以便在使用旧数据中可能会发现该线路，因为我们的理论理解随着时间的推移而变化。公共访问是一块踏脚石，以确保此数据可用于将来使用。“

该研究部分受到MIT Charles E. Reed教师倡议基金，MIT本科研究机会计划，美国能源部和国家科学基金会。

出版物：Andrew Larkoski，等，“用CMS开放数据曝光QCD分离函数，”物理“。莱特牧师119,132003; DOI：10.1103 / physrevlett.119.132003

资源：詹妮弗楚，麻省理工学院新闻