Une nouvelle métrique pour capturer la similitude entre les événements de collision
Une illustration statique du transport optimal entre deux jets du CMS Open Data. Crédit :Komiske, Metodiev &Thaler.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont récemment mis au point une métrique qui peut être utilisée pour capturer l'espace des événements de collision en fonction de la distance de l'engin terrestre (EMD), une mesure utilisée pour évaluer la dissemblance entre deux distributions de probabilité multidimensionnelles. La métrique qu'ils ont proposée, décrit dans un article publié dans Lettres d'examen physique , pourrait permettre le développement de nouveaux outils puissants pour analyser et visualiser les données des collisionneurs, qui ne reposent pas sur un choix d'observables.
« Notre recherche est motivée par une question remarquablement simple :quand deux collisions de particules sont-elles similaires ? Eric Metodiev, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "Au Grand collisionneur de hadrons (LHC), les protons sont écrasés ensemble à des énergies extrêmement élevées et chaque collision produit une mosaïque complexe de particules. Deux événements de collision peuvent se ressembler, même s'ils sont constitués de nombres et de types de particules différents. Ceci est analogue à la façon dont deux mosaïques peuvent se ressembler, même s'ils sont constitués de différents nombres et couleurs de tuiles."
Dans leur étude, Metodiev et ses collègues ont entrepris de capturer la similitude entre les événements de collision d'une manière conceptuellement utile pour la physique des particules. Pour faire ça, ils ont utilisé une stratégie qui fusionne les idées liées à la théorie du transport optimal, qui est souvent utilisé pour développer des outils de reconnaissance d'images de pointe, avec des connaissances de la théorie quantique des champs, une construction qui décrit les interactions fondamentales des particules.
« Notre nouveau résultat est une méthode quantitative pour déterminer la distance (via une « métrique ») entre deux événements de collision, " a déclaré Metodiev. " Une fois que vous connaissez la distance entre chaque paire d'événements de collision, vous pouvez alors trianguler tout l'espace des données du LHC. Nous espérons que cette façon de traiter les informations du LHC donnera de nouvelles perspectives sur les interactions fondamentales de la nature. »
Essentiellement, la métrique développée par les chercheurs représente le « travail » requis pour réorganiser un événement de collisionneur en un autre. Il est basé sur l'EMD, une méthode généralement utilisée pour développer des outils de vision par ordinateur qui comparent les similitudes entre deux objets ou images.
L'EDM fonctionne en essayant de réorganiser un événement dans un autre en déplaçant "la saleté, " ou dans ce cas les énergies des particules, environ. Typiquement, plus il faut de travail pour réussir ce réarrangement, plus deux événements, les objets ou les images sont dissemblables.
"La raison pour laquelle cette notion de similitude est si utile en physique des particules est qu'elle s'aligne sur la façon dont nous effectuons les calculs théoriques, " Patrick Komiske, un autre chercheur impliqué dans l'étude, dit Phys.org. « En théorie quantique des champs, vous ne pouvez pas prédire exactement ce qui se passera dans un événement de collision particulier, mais vous pouvez prédire la probabilité de produire certains modèles de débris de particules. Pour définir ce que vous entendez par un motif, bien que, vous avez besoin d'une notion de similitude, ce qui s'avère être exactement ce que notre métrique fournit."
