Colaboração CMS divulga dados de descoberta do bóson de Higgs ao público

Exibição de evento CMS de um candidato ao bóson de Higgs decaindo em dois fótons, um dos dois canais de decaimento que foram fundamentais para a descoberta da partícula. Crédito:CERN

Como parte do seu compromisso contínuo de tornar a sua ciência totalmente aberta, a colaboração CMS acaba de divulgar publicamente a combinação de medições CMS que contribuíram para estabelecer a descoberta do bóson de Higgs em 2012.

Este lançamento do CERN coincide com a publicação do software Combine – a ferramenta de análise estatística que o CMS desenvolveu durante a primeira execução do Large Hadron Collider (LHC) para procurar a partícula única, que desde então foi adotada ao longo da colaboração.

Medições físicas baseadas em dados do LHC são geralmente relatadas como um valor central e sua incerteza correspondente. Por exemplo, logo depois de observar o bóson de Higgs nos dados de colisão próton-próton do LHC, o CMS mediu sua massa como 125,3 mais ou menos 0,6 GeV (a massa do próton sendo cerca de 1 GeV). Mas este número é apenas um breve resumo do resultado da medição, um pouco como o título de um livro.

Numa medição, toda a informação extraída dos dados é codificada numa função matemática, conhecida como função de verossimilhança, que inclui o valor medido de uma quantidade, bem como a sua dependência de factores externos. No caso de uma medição CMS, estes factores abrangem a calibração do detector CMS, a precisão da simulação do detector CMS utilizada para facilitar a medição e outros efeitos sistemáticos.

Uma função de probabilidade de uma medição baseada em dados do LHC pode ser complexa, pois muitos aspectos precisam ser definidos para compreender completamente as colisões confusas que ocorrem no LHC. Por exemplo, a função de verossimilhança da combinação de medições de descoberta do bóson de Higgs do CMS, que o CMS acaba de lançar em formato eletrônico, tem quase 700 parâmetros para um valor fixo da massa do bóson de Higgs. Entre estes, apenas um – o número de bósons de Higgs encontrados nos dados – é o parâmetro físico de interesse, enquanto o restante modela incertezas sistemáticas.

Cada um destes parâmetros corresponde a uma dimensão de um espaço abstrato multidimensional, no qual a função de verossimilhança pode ser desenhada. É difícil para os humanos visualizarem um espaço com mais do que algumas dimensões, muito menos um espaço com muitas.

A nova versão da função de verossimilhança das medições de descoberta do bóson de Higgs do CMS – a primeira função de verossimilhança a ser disponibilizada publicamente pela colaboração – permite aos pesquisadores contornar esse problema. Com uma função de verossimilhança acessível ao público, os físicos fora da colaboração CMS podem agora levar em consideração com precisão as medições de descoberta do bóson de Higgs do CMS em seus estudos.

O lançamento desta função de verossimilhança, bem como do software Combine, que é usado para modelar a probabilidade e ajustar os dados, marca um novo marco no compromisso de uma década do CMS com a ciência totalmente aberta. Junta-se a centenas de publicações de acesso aberto, ao lançamento de quase cinco petabytes de dados CMS no portal de dados abertos do CERN e à publicação de toda a sua estrutura de software no GitHub.

Mais informações: Modelo estatístico de observação do bóson de Higgs CMS, CERN (2024). DOI:10.17181/c2948-e8875
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