Dugan O'Neil

Physique générale, particules subatomiques, systeme optique, biophysique, physique théorique

A détecté une particule subatomique insaisissable qui avait été rechercé demandée pendant plus d'une décennie: le quark top.

"Recherchez une carrière qui vous pose des défis et qui vous intéresse, plutôt que de simplement faire ce qui est plus facile ou mieux rémunéré. Les obstacles que vous allez connaître et votre curiosité vous motiveront et garderont vos aptitudes aiguisées."

De quoi le monde est-il compose?

Cette question est aussi vieille que l'humanité et les scientifiques ont depuis longtemps pour objectif de trouver les éléments de base dont toute la matière est composée. Ce q'ils cherchent, est ce qu'on appelle «fondamental», ce qui signifie qu'il ne peut pas être divisé. Initialement, les atomes ont été considérés comme fondamentales, mais les physiciens ont vite découvert que les atomes sont constitués d'électrons et un noyau. Le noyau lui-même est composé de protons et de neutrons. Pour leur part, les protons et les neutrons sont constitués de quarks.

Pour autant que nous connaissons aujourd'hui, les quarks et les électrons sont fondamentales. Ils sont aussi appelés «particules élémentaires», car (la mesure), il est plus petit rien.

Image 1: modèle de l'atome (Image fournie par: L'Aventure des particules du Particle Data Group (LBNL))

 
 

How many elementary particles exist in total?

The standard model of particle physics states that there are 6 quarks, 6 leptons, and several force-carrying particles (bosons). The electron is one of the leptons. The photon, the particle associated with light, is one of the bosons.

How do physicists study elementary particles?

Most of the elementary particles exist in isolation only at very high energy. To reach these energies, physicists use particle accelerators. These are large, often circular, underground tunnels in which particles, such as electrons and protons, are brought up to enormous speed using high vacuum and high-powered superconducting magnets, and then they are made to collide with each other. In these high-energy collisions, elementary particles are created. They can be observed in detectors that surround the collision site.

The collision takes place in the center causing particles to fly off in all directions spreading throughout the different layers of the detector. The moving particles trigger electronic signals that are recorded and analyzed by powerful computers. Each elementary particle gives rise to different characteristic signals.

As of 2010 O’Neil is working on an experiment called ATLAS. ATLAS is one of the experiments run by the European Organization for Nuclear Research (CERN), which operates the Large Hadron Collider: the largest particle accelerator in the world located hundreds of feet underneath the border between France and Switzerland. Since March 2010, beams of subatomic particles are accelerated in this tunnel and collided (potentially) at a record-breaking energy of 7 TeV. O’Neil is one of the physicists analyzing the data coming from the ATLAS detector. 

 

O'Neil chasser pour le quark top seul

En 2006, les données expérimentales pour la plupart des particules élémentaires a été trouvé avec l'aide de collisionneurs de particules. Le quark top, cependant, a été observée uniquement dans les paires. Théorie prédit qu'il pourrait aussi être produite dans l'isolement, comme le quark top seul. Une expérience appelée DZero, qui a recueilli des données à un accélérateur de particules situé à Batavia, Illinois a été spécialement conçu pour trouver le quark top seul.

Au départ, toutefois, les physiciens ne pouvaient trouver aucune preuve du quark top seul dans leurs détecteurs. C'est parce que le signal que la seule émet quark top a été très faible et était cachée dans le bruit de fond. techniques de calcul ont été Nouveau nécessaire de différencier entre le signal et le bruit.

Arbres de décision Boosté

O'Neil a surmonté ce défi en concevant un programme informatique appelé «arbre de décision renforcé.

Les arbres de décision sont des programmes que les choses distinctes en fonction des caractéristiques distinctives. Par exemple, imaginez que vous aviez un tas de pommes et que vous vouliez pour séparer Galas de Granny Smith et Red Delicious. La caractéristique la plus distinctive parmi les trois données vous les avez achetés dans un magasin-est leur étiquette, de sorte que vous choisissez de lire les étiquettes pour les séparer.

Maintenant, imaginez que vous (le détecteur) ne peut pas lire les étiquettes. Cela signifie que vous devez trouver d'autres caractéristiques, vous pouvez utiliser pour la séparation. Vous pouvez trouver des traits distinctifs tels que la couleur, la forme et le goût, qui vous permettra également, à terme, séparer les pommes. C'est exactement ce que les arbres de décision O'Neil avait à faire. Ils avaient pour régler le signal du bruit, sans un élément très fort de différenciation, mais plutôt à l'aide de nombreux faibles traits distinctifs.

 
Figure 4: Arbre de décision
 

Ce n'était pas encore assez bon pour résoudre le problème, si. Un arbre de décision unique a donné une première description de ce qui pourrait être le bruit et ce qui pourrait être un signal, mais il y avait beaucoup de données provenant du détecteur que le premier arbre ne pouvait classer. Donc, O'Neil et son groupe a pris les données que le premier arbre a plus de difficultés et il introduit dans un second arbre, un arbre qui a utilisé différentes caractéristiques distinctives. Et les données qui s'est avéré problématique encore après le deuxième arbre a été introduit dans un arbre troisième et ainsi de suite. En fin de compte, les physiciens ont un petit bois de 20 arbres de décision qui a réussi à identifier le signal quark top seul. Cette technique est appelée un arbre de décision «boostés» et O'Neil et ses collègues ont été les premiers à prouver qu'il peut être utilisé avec succès pour identifier un signal faible dans un détecteur de physique des particules.

Pour en savoir plus, cliquez sur les liens ci-dessous:

En savoir plus sur la physique des particules (liées à http://www.particleadventure.org/ )
En savoir plus sur le CERN (lien vers http://public.web.cern.ch/public/Welcome-fr.html )
En savoir plus sur ATLAS (lien vers http://atlas.ch/ )
 
Activités:

Masterclasses (Lien vers http://physicsmasterclasses.org/neu/)

La trilogie ATLAS:

Un nouvel espoir

Les particules Strike Back

 



 


ACTIVITé


MYSTèRE

De ces jours, O'Neil utilise des programmes avancés d'arbres de decision pour compter les leptons tau, des particules élémentaires qui ont été découverts dans les années 1960. Donc, trouver leur signal sera simple cette fois. Le défi sera de compter leur nombre exact. O'Neil espère trouver un nombre plus élevé que prévu de taus par rapport à d'autres particules, ce qui pourrait être une indication d'un nouveau domaine d'étude dans la physique. Il pourrait être un signe du boson de Higgs, par exemple, une particule qui pourrait expliquer l'origine de la masse et la seule particule élémentaire qui n'a pas encore été observée. Les physiciens ne savent pas si le boson de Higgs existe, ou s'il y a plusieurs types de bosons de Higgs, ce sont donc tous des mystères qui attendent d'être dévoiles. En plus de l'origine de la masse, de telles découvertes pourraient expliquer l'existence de la matière sombre et de l'énergie sombre, qui composent 95% de l'univers, d'apres les théories actuelles. En d'autres mots. 95% de ce qui existe est un mystère pour la science moderne. Nous ne connaissons pas sa composition.

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