Detector delbosón de Higgs

El bosón de Higgs aparece en aproximadamente una colisión entre mil millones, y se desintegra al instante. Este modelo aprende a detectar esos eventos tan raros: baja para ver cómo funciona y pruébalo tú mismo.

haz clic para provocar una colisión · mueve el cursor para curvar las trazas

desplázate para explorar_
01

Las colisiones

250.000 colisiones del detector ATLAS, cada una ya etiquetada como señal (un Higgs) o fondo (todo lo demás). Esto es de lo que aprende el modelo.

colisiones para aprender
conjunto de entrenamiento
son señal
85.667 eventos
medidas físicas
17 medidas · 13 derivadas
eventos por clasificar
enviados a Kaggle
02

Elige un umbral

El modelo puntúa cada evento de 0 a 1: cuanto más alto, más parecido a un Higgs. Tú fijas el umbral: todo lo que esté por encima se marca como señal. Muévelo y observa el equilibrio. Si marcas muy poco, pierdes Higgs reales; si marcas demasiado, se cuela el fondo. La puntuación AMS (del inglés Approximate Median Significance, «significancia mediana aproximada», la métrica del concurso) premia el mejor equilibrio.

3.58
puntuación AMS
más alto es mejor
35%
Higgs detectados
de toda la señal real
1.1%
falsas alarmas
fondo marcado

dónde caen los eventos

00.51puntuación del modelo: baja = fondo, alta = señal
señal fondozona melocotón = marcado como señal

AMS en este umbral

1234umbral →
umbral0.037
Arrastra la línea, la curva o el control. Medido sobre un 25% de datos reservados; el 3.71 destacado es la media de 5 particiones.
03

Dos modelos

Entrené dos tipos de modelo con los mismos ejemplos y los evalué de la misma forma. Los árboles potenciados por gradiente (XGBoost) superaron por poco a la red neuronal (un perceptrón multicapa, o MLP) aquí, algo habitual en problemas con forma de tabla.

XGBoostelegidoAMS 3.710 ± 0.192
mejor umbral 0.062
PyTorch MLPAMS 3.515 ± 0.155
mejor umbral 0.021
04

Lo que más importa

Estas son las medidas en las que más se apoyó el modelo. La masa estimada de las dos partículas tau destaca con diferencia, justo lo que cabría esperar de la física.

DER_mass_transverse_met_lep
0.163
DER_mass_MMC
0.123
PRI_tau_pt
0.093
DER_mass_vis
0.070
DER_deltaeta_jet_jet
0.056
DER_pt_ratio_lep_tau
0.047
DER_mass_jet_jet
0.036
DER_met_phi_centrality
0.036
DER_pt_h
0.032
DER_deltar_tau_lep
0.032
DER_prodeta_jet_jet
0.030
PRI_lep_eta
0.025

DER_mass_MMC es la estimación del modelo de la masa combinada de las dos partículas tau, con diferencia la señal más fuerte de que una colisión fue un Higgs.