p Em novembro de 2014, em um primeiro, movimento inesperado para o campo da física de partículas, o experimento Compact Muon Solenoid (CMS) - um dos principais detectores do maior acelerador de partículas do mundo, o Grande Colisor de Hádrons - divulgou ao público uma quantidade imensa de dados, através de um site denominado CERN Open Data Portal. p Os dados, registrados e processados ​​ao longo do ano de 2010, totalizou cerca de 29 terabytes de informação, produziu 300 milhões de colisões individuais de prótons de alta energia dentro do detector CMS. O compartilhamento desses dados marcou a primeira vez que um grande experimento com colisor de partículas liberou esse cache de informações para o público em geral.

p Um novo estudo de Jesse Thaler, um professor associado de física no MIT e um defensor de longa data do acesso aberto em física de partículas, e seus colegas agora demonstram o valor científico desse movimento. Em um artigo publicado hoje em Cartas de revisão física , os pesquisadores usaram os dados do CMS para revelar, pela primeira vez, uma característica universal em jatos de partículas subatômicas, que são produzidos quando os prótons de alta energia colidem. Seu esforço representa o primeiro independente, análise publicada dos dados abertos do CMS.

p "Em nosso campo de física de partículas, não há tradição de tornar os dados públicos, "diz Thaler." Para realmente obter dados publicamente sem outras restrições - isso é sem precedentes. "

p Parte da razão pela qual os grupos do Grande Colisor de Hádrons e outros aceleradores de partículas mantiveram controle proprietário sobre seus dados é a preocupação de que tais dados possam ser mal interpretados por pessoas que podem não ter um entendimento completo dos detectores físicos e como suas várias propriedades complexas podem influenciar os dados produzidos.

p "A preocupação era, se você tornou os dados públicos, então você teria pessoas reivindicando evidências para a nova física quando na verdade era apenas uma falha na forma como o detector estava operando, "Thaler diz." Acho que acreditava-se que ninguém poderia vir de fora e fazer essas correções adequadamente, e que algum analista desonesto poderia alegar a existência de algo que não estava realmente lá. "

p “Este é um recurso que agora temos, o que é novo em nosso campo, "Thaler acrescenta." Acho que houve uma relutância em tentar aprofundar o assunto, porque era difícil. Mas nosso trabalho aqui mostra que podemos entender em geral como usar esses dados abertos, que tem valor científico, e que isso pode ser um trampolim para análises futuras de possibilidades mais exóticas. "

p Os co-autores de Thaler são Andrew Larkoski, do Reed College, Simone Marzani, da Universidade Estadual de Nova York em Buffalo, e Aashish Tripathee e Wei Xue do Centro de Física Teórica e Laboratório de Ciência Nuclear do MIT.

p Vendo fractais em jatos

p Quando a colaboração CMS divulgou publicamente seus dados em 2014, Thaler buscou aplicar novas ideias teóricas para analisar as informações. Seu objetivo era usar novos métodos para estudar jatos produzidos a partir da colisão de prótons de alta energia.

p Prótons são essencialmente acumulações de partículas subatômicas ainda menores chamadas quarks e glúons, que são unidos por interações conhecidas na linguagem da física como a força forte. Uma característica da força forte que é conhecida pelos físicos desde os anos 1970 descreve a maneira pela qual quarks e glúons repetidamente se dividem e se dividem após uma colisão de alta energia.

p Esse recurso pode ser usado para prever a energia transmitida a cada partícula conforme ela se separa de um quark ou glúon-mãe. Em particular, os físicos podem usar uma equação, conhecido como uma equação de evolução ou função de divisão, para prever o padrão de partículas que se espalham em uma colisão inicial, e, portanto, a estrutura geral do jato produzido.

p "É esse processo tipo fractal que descreve como os jatos são formados, "Thaler diz." Mas quando você olha para um jato na realidade, é muito confuso. Como você sai dessa bagunça, jato caótico, você está vendo a regra ou equação fundamental que o gerou? É um recurso universal, e, no entanto, nunca foi visto diretamente no jato que é medido. "

p Legado Collider

p Em 2014, o CMS lançou uma forma pré-processada dos dados brutos do detector de 2010 que continha uma lista exaustiva de "candidatos ao fluxo de partículas, "ou os tipos de partículas subatômicas com maior probabilidade de terem sido liberadas, dadas as energias medidas no detector após uma colisão.

p O ano seguinte, Thaler publicou um artigo teórico com Larkoski e Marzani, propondo uma estratégia para entender mais completamente um jato complicado de uma forma que revelou a equação de evolução fundamental que governa sua estrutura.

p "Essa ideia não existia antes, "Thaler diz." Que você poderia destilar a bagunça do jato em um padrão, e esse padrão corresponderia perfeitamente a essa equação - isso é o que descobrimos quando aplicamos este método aos dados CMS. "

p Para aplicar sua ideia teórica, Thaler examinou 750, 000 jatos individuais produzidos a partir de colisões de prótons dentro dos dados abertos do CMS. Ele olhou para ver se o padrão de partículas nesses jatos combinava com o que a equação de evolução previa, dadas as energias liberadas de suas respectivas colisões.

p Analisando cada colisão, uma por uma, sua equipe olhou para o jato mais proeminente produzido e usou algoritmos desenvolvidos anteriormente para rastrear e desembaraçar as energias emitidas como partículas clivadas repetidas vezes. O trabalho de análise primária foi realizado pela Tripathee, como parte de sua tese de bacharelado do MIT, e por Xue.

p "Queríamos ver como esse jato veio de peças menores, "Thaler diz." A equação está dizendo a você como a energia é compartilhada quando as coisas se dividem, e descobrimos quando você olha para um jato e mede quanta energia é compartilhada quando eles se dividem, eles são a mesma coisa. "

p A equipe conseguiu revelar a função de divisão, ou equação de evolução, combinando informações de todos os 750, 000 jatos que estudaram, mostrando que a equação - uma característica fundamental da força forte - pode de fato prever a estrutura geral de um jato e as energias das partículas produzidas a partir da colisão de dois prótons.

p Embora isso geralmente não seja uma surpresa para a maioria dos físicos, o estudo representa a primeira vez que esta equação foi vista tão claramente em dados experimentais.

p "Ninguém duvida desta equação, mas fomos capazes de expô-lo de uma nova maneira, "Thaler diz." Esta é uma verificação clara de que as coisas se comportam da maneira que você espera. E isso nos dá a confiança de que podemos usar esse tipo de dados abertos para análises futuras. "

p Thaler espera que a análise dele e de outros dos dados abertos do CMS estimule outros experimentos de física de grandes partículas para liberar informações semelhantes, em parte para preservar seus legados.

p "Colliders são grandes empreendimentos, "Diz Thaler." Estes são conjuntos de dados únicos, e precisamos ter certeza de que há um mecanismo para arquivar essas informações a fim de potencialmente fazer descobertas no futuro usando dados antigos, porque nossa compreensão teórica muda com o tempo. O acesso público é um trampolim para garantir que esses dados estejam disponíveis para uso futuro. "