Как сообщается на сайте Немецкого электрон-синхротрона DESY "Опубликованы первые измерения на CMS при самой высокой энергии". Новый метод обработки данных разработан в DESY и обеспечивает сверхбыстрое получение результатов.

Компактный мюонный соленоид (CMS - Compact Muon Solenoid) — один из двух больших универсальных детекторов элементарных частиц на Большом адронном коллайдере (LHC - Large Hadron Collider) в ЦЕРН.

Группа DESY на CMS только что завершила обработку данных первого физического измерения на LHC в ЦЕРНе при самых высоких энергиях, когда-либо достигнутых: 13,6 тераэлектронвольт (ТэВ). Были изучены пары топ-кварков и антикварков, образующихся в протон-протонных столкновениях. Команда DESY разработала и внедрила новую стратегию анализа, которая позволила эффективно проверять качество новых данных, собранных в ходе эксперимента CMS.

С 2019 по прошлый год LHC находился на техническом обслуживании, а коллайдер и эксперименты подвергались многочисленным модернизациям. Летом 2022 года столкновения LHC возобновились с рекордной энергией, что ознаменовало начало третьего запуска LHC (Run 3). Конечно, ученые хотели немедленно изучить последние данные, что оказалось идеальной возможностью для развертывания новой техники анализа данных. Как правило, когда детектор записывает информацию о столкновении, физики преобразуют необработанные данные в реконструированные траектории и энергии обнаруженных частиц. Такая реконструкция выполняется как для данных, так и для моделирования. Процедура реконструкции обычно требует незначительных исправлений, основанных на сравнении данных и моделирования, полученных путем сравнения с хорошо изученными процессами. Этот окончательный процесс калибровки может значительно увеличить время анализа, иногда годы. Группа DESY CMS использовала новый метод, который измерял некоторые из этих поправок как часть процесса измерения, что позволило им почти сразу откалибровать свои данные.

В большинстве анализов на LHC используется комбинация различных экспериментальных данных, включая электроны, мюоны и потоки частиц, называемые джетами. В отличие от предыдущих попыток, новый результат исследовал гораздо более разнообразный набор различных комбинаций этих частиц. Включение большего количества данных позволило команде DESY определить поправки калибровки непосредственно в процедуре измерения, что значительно сократило время анализа. Этот новый метод позволил группе практически сразу же контролировать функциональность и производительность детектора.

Ключом в этом анализе является использование этого диапазона каналов распада в комбинации — можно получить максимальную точность. Это самокалибрующийся метод, что означает, что вам не нужно выполнять внешнюю калибровку данных, и вы можете уменьшить неопределенность. «Самокалибровка» означает, что метод корректирует несоответствия в данных, которые обычно выявляются при более длительном анализе в конце сбора данных.

Хотя в свежих данных присутствует много событий с парами топ-кварков, новый метод и накопленный опыт аналитической группы сыграли решающую роль в получении столь быстрого и точного результата. Это измерение также помогло убедиться, что детектор правильно откалиброван для будущих высокоточных анализов. Демонстрируя научную жизнеспособность новых данных о столкновениях на раннем этапе, команда может помочь гарантировать, что коллаборация CMS может продолжать использовать те же данные, экономя время и усилия для будущих результатов. Более того, методы, разработанные для этой статьи, не ограничиваются контекстом изучения совершенно новых данных в рекордном энергетическом масштабе. Мы ожидаем, что в ближайшие годы эти методы будут использоваться в высокоточных измерениях на LHC.

Ссылка на статью в arXiv: 2303.10680.