Filosofi Bertabrakan: Algoritma Lebih Cerdas Membantu Menemukan Partikel Baru


Setelah awal yang salah pada 2008, Large Hadron Collider (LHC), pemukul atom baru yang mewah di CERN (laboratorium Eropa untuk fisika partikel) dekat Jenewa, akhirnya akan memulai eksperimennya Oktober ini. LHC mungkin atau mungkin tidak memuntahkan materi gelap, lubang hitam mini atau eksotika lainnya

Setelah awal yang salah pada 2008, Large Hadron Collider (LHC), pemukul atom baru yang mewah di CERN (laboratorium Eropa untuk fisika partikel) dekat Jenewa, akhirnya akan memulai eksperimennya Oktober ini. LHC mungkin atau mungkin tidak memuntahkan materi gelap, lubang hitam mini atau eksotika lainnya. Tapi bagaimanapun, mencari tahu apa yang keluar akan menjadi tugas yang sangat sulit. Pendekatan kontroversial untuk menganalisis data dapat membantu fisikawan memastikan mereka tidak melewatkan hal-hal yang baik.

LHC dan akselerator lain seperti Tevatron di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi di Batavia, Illinois, mendorong proton atau partikel lain mendekati kecepatan cahaya dan menghancurkannya bersama-sama. Berkat Albert Einstein E = mc 2, sebagian dari energi tabrakan itu berubah menjadi partikel-partikel berat yang jarang yang segera membusuk menjadi ratusan partikel duniawi (di mana banyak lusinan jenis berbeda diketahui). Detektor besar LHC akan mencatat perjalanan puing-puing ini dan menghasilkan data pada tingkat yang mengejutkan, setara dengan satu CD-ROM per detik.

Fisikawan akan menggeledah melalui informasi untuk kombinasi produk peluruhan tertentu yang akan menyarankan partikel baru telah dibuat. Mereka akan mencari tanda-tanda boson Higgs, partikel yang telah lama dicari yang seharusnya memberikan partikel lain massa mereka, dan juga untuk partikel yang sama sekali baru yang bisa memberikan pandangan pertama hukum fisika pada energi yang lebih tinggi.

Tetapi beberapa orang khawatir bahwa pendekatan tradisional ini mirip dengan menjalankan algoritma komputer melalui teks yang mencari huruf-huruf HIGGS dapat berakhir dengan kehilangan tanda tangan baru yang menarik yang tidak ada yang diramalkan. Di Fermilab, Bruce Knuteson dan Stephen Mrenna selama beberapa tahun menganjurkan pendekatan yang lebih "holistik" yang disebut pencarian global. Alih-alih mencari tanda tangan tertentu, mereka menulis perangkat lunak yang menganalisis semua data dan membandingkannya dengan prediksi yang disebut Model Standar, yang terdiri dari seperangkat hukum fisika partikel yang diketahui. Perangkat lunak kemudian menandai setiap penyimpangan dari Model Standar sebagai partikel baru yang potensial. Ini seperti memiliki algoritme yang, alih-alih mencari teks untuk kata tertentu, mencocokkan setiap kata dengan diktator kata-kata yang dikenal dan menandai yang terdengar seolah-olah mereka mungkin berasal dari bahasa asing.

Untuk membatasi positif palsu, kadang-kadang partikel duniawi akan berinteraksi dan meniru perilaku partikel lain, fisikawan partikel yang lebih menarik dapat menetapkan ambang batas untuk jumlah minimum kali peristiwa aneh mungkin terjadi sebelum memperingatkan para peneliti tentang sesuatu yang mungkin baru. "Kami memperhitungkan fakta bahwa kami melihat banyak tempat berbeda, " kata Knute.

Knuteson, Mrenna dan kolaborator mereka menggunakan metode mereka untuk bekerja pada data Tevatron lama. Pada prinsipnya, partikel eksotis bisa saja bersembunyi di mana tidak ada pencarian bertarget yang terlihat sebelumnya. Tim tidak menemukan apa pun yang relevan secara statistik, sehingga mereka tidak membuat klaim atas penemuan baru. Tetapi upaya itu setidaknya menunjukkan bahwa pencarian global tidak selalu mengarah pada banyak kesalahan positif, seperti yang ditakuti oleh beberapa fisikawan. Hasil, yang muncul di Januari Physical Review D, juga merupakan tes paling ketat Model Standar sampai saat ini, kata Knuteson, yang sejak itu meninggalkan penelitian aktif.

Fisikawan Louis Lyons dari University of Oxford mengatakan statistik tim itu baik. Tapi Pekka Sinervo, seorang ahli fisika Universitas Toronto yang terlibat dalam eksperimen Tevatron dan LHC, tetap tidak yakin. "Para penulis harus menyapu banyak efek yang kurang dipahami 'di bawah karpet' dan tidak mengatasinya secara langsung, " kata Sinervo, yang berarti bahwa pencarian menghasilkan banyak sinyal yang sulit diinterpretasikan. Meski demikian, pencarian global dapat memiliki beberapa kegunaan, dia mengakui, selama mereka tidak mengganggu peneliti dari pencarian yang ditargetkan pada fenomena tertentu, menambahkan bahwa dia "tidak yakin bahwa seseorang akan dapat menggunakan pencarian seperti itu untuk penemuan awal di LHC. "

Itu mungkin benar, kata Sascha Caron, seorang ahli fisika dari Universitas Freiburg di Jerman, namun demikian banyak komunitas fisika partikel telah menghangat pada gagasan pencarian global sejak Knuteson pertama kali mengusulkannya pada awal dekade ini. Caron dan rekan-rekannya telah mengembangkan perangkat lunak mereka sendiri untuk apa yang mereka sebut pencarian umum saat bekerja di sebuah eksperimen di laboratorium DESY di Hamburg, dan mereka berencana untuk melakukan hal yang sama di LHC.

Pengalaman di Tevatron juga menunjukkan bahwa pencarian global dapat membantu fisikawan memahami bagaimana menafsirkan data, Mrenna menunjukkan misalnya, bagaimana detektor bereaksi terhadap berbagai partikel. Tim jarang membandingkan catatan, sehingga anggapan mereka berpotensi bertentangan. "Jika Anda melihat semuanya, semuanya harus masuk akal, " kata Mrenna.

Film Holografik untuk 3-D, Sans Itu Spesifikasi KonyolBioinformatika: Big Data Versus Big CMoriarty Mereka Tidak: Pelanggar Hukum yang Kikuk Membuat Forensik Tidak PerluARGO Network Senses Ocean ChangesPerlombaan untuk Mengubah Hidrogen Gassy menjadi Logam PadatPinwheel Primordial: Astronom Spot Galaksi Spiral Terkemuka Terlama NamunKerusakan Terakhir dari Tennessee Ash Ash SpillTeori Hilang Einstein Terungkap