Som en del av sitt fortsatta engagemang för att göra sin vetenskap helt öppen, har CMS-samarbetet just publicerat den kombination av CMS-mätningar som bidrog till att fastställa upptäckten av Higgs-bosonen 2012.
Denna CERN-release sammanfaller med publiceringen av Combine-mjukvaran – det statistiska analysverktyg som CMS utvecklade under den första körningen av Large Hadron Collider (LHC) för att söka efter den unika partikeln, som sedan har använts under hela samarbetet.
Fysiska mätningar baserade på data från LHC rapporteras vanligtvis som ett centralt värde och dess motsvarande osäkerhet. Till exempel, strax efter att ha observerat Higgs-bosonen i LHC-proton-protonkollisionsdata, mätte CMS dess massa som 125,3 plus eller minus 0,6 GeV (protonmassan är cirka 1 GeV). Men den här siffran är bara en kort sammanfattning av mätresultatet, lite som titeln på en bok.
I en mätning kodas den fullständiga informationen som extraheras från data i en matematisk funktion, känd som sannolikhetsfunktionen, som inkluderar det uppmätta värdet av en kvantitet såväl som dess beroende av externa faktorer. I fallet med en CMS-mätning omfattar dessa faktorer kalibreringen av CMS-detektorn, noggrannheten hos CMS-detektorsimuleringen som används för att underlätta mätningen och andra systematiska effekter.
En sannolikhetsfunktion för en mätning baserad på LHC-data kan vara komplex, eftersom många aspekter måste fästas för att fullt ut förstå de röriga kollisioner som äger rum vid LHC. Till exempel har sannolikhetsfunktionen för kombinationen av CMS Higgs boson discovery-mätningar, som CMS just släppt i elektroniskt format, nästan 700 parametrar för ett fast värde på Higgs bosonmassa. Bland dessa är bara en – antalet Higgs-bosoner som finns i data – den fysikparameter av intresse, medan resten modellerar systematiska osäkerheter.
Var och en av dessa parametrar motsvarar en dimension av ett multidimensionellt abstrakt utrymme, i vilket sannolikhetsfunktionen kan ritas. Det är svårt för människor att visualisera ett utrymme med fler än ett fåtal dimensioner, än mindre ett med många.
Den nya versionen av sannolikhetsfunktionen för CMS Higgs boson discovery-mätningar – den första sannolikhetsfunktionen som görs offentligt tillgänglig av samarbetet – gör det möjligt för forskare att komma runt detta problem. Med en offentligt tillgänglig sannolikhetsfunktion kan fysiker utanför CMS-samarbetet nu exakt beakta mätningarna av CMS Higgs bosonupptäckt i sina studier.
Utgivningen av denna sannolikhetsfunktion, liksom den av Combine-programvaran, som används för att modellera sannolikheten och anpassa data, markerar en ny milstolpe i CMS:s decennielånga engagemang för helt öppen vetenskap. Den ansluter sig till hundratals publikationer med öppen tillgång, utgivningen av nästan fem petabyte CMS-data på CERNs öppna dataportal och publiceringen av hela dess mjukvaruramverk på GitHub.
Mer information: CMS Higgs statistisk modell för bosonobservation, CERN (2024). DOI:10.17181/c2948-e8875
Tillhandahålls av CERN
