Επιστήμονες ανέπτυξαν πιο άμεσο τρόπο να διακρίνουν πίδακες κουάρκ από πίδακες γλοιονίων σε συγκρούσεις υψηλής ενέργειας

Οι συγκρούσεις σωματιδίων υψηλής ενέργειας προκαλούν την εκτόξευση ενός μίγματος διαφορετικών σωματιδίων, συχνά με τη μορφή των ευθυγραμμισμένων ροών ή «πιδάκων». Οι πίδακες αποτελούνται από αδρόνια (όπως πρωτόνια, νετρόνια, μεσόνια), όμως αυτά παράγονται από επιταχυνόμενα κουάρκ και γλοιόνια. Οι Eric Metodiev και Jesse Thaler του ΜΙΤ (Massachusetts Institute of Technology) έχουν προσαρμόσει μια τεχνική εξόρυξης γνώσης από κείμενα (text-mining technique) για να προσδιορίσουν τις ιδιότητες τέτοιων πιδάκων κουάρκ και γλοιονίων απευθείας από τα δεδομένα. Σε σύγκριση με έμμεσες προσεγγίσεις που εμπλέκουν προσομοιώσεις για την κατανόηση των δεδομένων, η μέθοδός τους οδήγησε σε περισσότερο ακριβείς προσδιορισμούς των ιδιοτήτων των πιδάκων, που παρέχουν σημαντικά στοιχεία σχετικά με τη συμπεριφορά των κουάρκ και των γλοιονίων στις υψηλές ενέργειες.

Οι ερευνητές βασίζονται σε μια τεχνική αποκαλούμενη θεματική μοντελοποίηση (topic modeling, αποτελεί μια μορφή εξόρυξης γνώσης από κείμενα – μια άλλη είναι η συσταδοποίηση, Clustering), που αρχικά αναπτύχθηκε για να προσδιορίσει θέματα σε γραπτά έγγραφα. Υποτεθείσθω ότι ζητάτε να αναλύσετε πόσο συχνά το θέμα των σκύλων εμφανίζεται σε ένα έγγραφο όχι όμως των κατοικίδιων γενικά. Η θεματική μοντελοποίηση θα σας επέτρεπε να προσδιορίσετε χαρακτηριστικές λέξεις (για παράδειγμα, γάβγισμα, σκυλίσιος) και μετά να χρησιμοποιήσετε αυτά που προσδιορίσατε για να εντοπίσετε πόσο συχνά και πού εμφανίζεται το θέμα.

Οι Metodiev και Thaler έδειξαν ότι η ίδια μεθοδολογία μπορεί να εφαρμοστεί για τους πίδακες. Οι δυο συνέκριναν δεδομένα από δείγματα εμπλουτισμένων με κουάρκ και γλοιόνια πιδάκων και έδειξαν ότι είναι δυνατόν να εξαλείψουν τις επικαλυπτόμενες ιδιότητες των δυο τύπων πιδάκων και να αναγνωρίσουν εκείνες που διακρίνουν τον κάθε έναν. Αυτές οι διακριτές ιδιότητες περιλαμβάνουν τον αριθμό των σωματιδίων στον πίδακα και τη μάζα του πίδακα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προσδιορίσει την κατανομή και το κλάσμα κάθε τύπου πίδακα μέσα στο δείγμα. Η προσέγγιση θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί σε πίδακες υψηλής ενέργειας που ξεκινούν από σωματίδια άλλα από κουάρκ και γλοιόνια.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Jet Topics: Disentangling Quarks and Gluons at Colliders. Physical Review Letters.