Nell'ambito del suo costante impegno volto a rendere la propria scienza completamente aperta, la collaborazione CMS ha appena pubblicato pubblicamente la combinazione di misurazioni CMS che hanno contribuito a stabilire la scoperta del bosone di Higgs nel 2012.
Questa versione del CERN coincide con la pubblicazione del software Combine, lo strumento di analisi statistica che CMS ha sviluppato durante la prima esecuzione del Large Hadron Collider (LHC) per cercare la particella unica, che da allora è stato adottato durante tutta la collaborazione.
Le misurazioni fisiche basate sui dati dell'LHC sono solitamente riportate come valore centrale e la sua corrispondente incertezza. Ad esempio, subito dopo aver osservato il bosone di Higgs nei dati di collisione protone-protone dell'LHC, CMS ha misurato la sua massa come 125,3 più o meno 0,6 GeV (la massa del protone è di circa 1 GeV). Ma questo dato è solo un breve riassunto del risultato della misurazione, un po' come il titolo di un libro.
In una misurazione, l'intera informazione estratta dai dati è codificata in una funzione matematica, nota come funzione di verosimiglianza, che include il valore misurato di una quantità e la sua dipendenza da fattori esterni. Nel caso di una misurazione CMS, questi fattori comprendono la calibrazione del rilevatore CMS, l'accuratezza della simulazione del rilevatore CMS utilizzata per facilitare la misurazione e altri effetti sistematici.
Una funzione di verosimiglianza di una misurazione basata sui dati dell’LHC può essere complessa, poiché è necessario definire molti aspetti per comprendere appieno le complicate collisioni che avvengono all’LHC. Ad esempio, la funzione di verosimiglianza della combinazione delle misurazioni della scoperta del bosone di Higgs da parte di CMS, che CMS ha appena rilasciato in formato elettronico, ha quasi 700 parametri per un valore fisso della massa del bosone di Higgs. Di questi, solo uno, il numero di bosoni di Higgs trovati nei dati, è il parametro fisico di interesse, mentre il resto modella le incertezze sistematiche.
Ciascuno di questi parametri corrisponde ad una dimensione di uno spazio astratto multidimensionale, in cui è possibile tracciare la funzione di verosimiglianza. È difficile per gli esseri umani visualizzare uno spazio con più di poche dimensioni, per non parlare di uno con molte.
La nuova versione della funzione di verosimiglianza delle misurazioni della scoperta del bosone di Higgs del CMS, la prima funzione di verosimiglianza resa pubblica dalla collaborazione, consente ai ricercatori di aggirare questo problema. Grazie a una funzione di verosimiglianza accessibile al pubblico, i fisici esterni alla collaborazione CMS possono ora tenere conto con precisione delle misurazioni della scoperta del bosone di Higgs del CMS nei loro studi.
Il rilascio di questa funzione di verosimiglianza, così come quella del software Combine, utilizzato per modellare la verosimiglianza e adattare i dati, segna una nuova pietra miliare nell’impegno decennale di CMS verso una scienza completamente aperta. Si unisce a centinaia di pubblicazioni ad accesso aperto, al rilascio di quasi cinque petabyte di dati CMS sul portale open data del CERN e alla pubblicazione dell'intero framework software su GitHub.
Ulteriori informazioni: Modello statistico di osservazione del bosone di Higgs CMS, CERN (2024). DOI:10.17181/c2948-e8875
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