172个机构合作，发现奇异粒子，机器学习分析约1.6亿次粒子碰撞数据
ATLAS事件显示了本研究中神经网络发现的与标准模型预测偏差最大的八个事件之一。（来源：欧洲核子研究中心）编辑|X粒子物理学家的任务是挖掘大量不断增长的碰撞数据，寻找尚未发现的粒子证据。特别是，他们正在寻找未包含在粒子物理标准模型中的粒子。科学家怀疑我们目前对宇宙结构成分的理解是不完整的。来自ATLAS合作组的172位科学家们近日利用一种受大脑启发的机器学习算法——神经网络，选择大量粒子碰撞数据，搜索数据中的异常特征或异常现象。这种算法可以快速识别出数万亿的数据点中的异常，为物理领域的研究带来了突破性进展
编辑 | X
粒子物理学家的任务是挖掘大量不断增长的碰撞数据，寻找尚未发现的粒子证据。特别是，他们正在寻找未包含在粒子物理标准模型中的粒子。科学家怀疑我们目前对宇宙结构成分的理解是不完整的。
来自ATLAS合作组的172位科学家们近日利用一种受大脑启发的机器学习算法——神经网络，选择大量粒子碰撞数据，搜索数据中的异常特征或异常现象。这种算法可以快速识别出数万亿的数据点中的异常，为物理领域的研究带来了突破性进展。
研究团队使用一种称为异常检测的机器学习方法来分析大量ATLAS数据。此前该方法从未应用于对撞机实验的数据。该方法目前尚未应用于对撞机实验的数据，但研究团队正在努力将其应用于更多实验数据。
神经网络发现了一个异常现象。能量约为4.8太电子伏特（TeV）的奇异粒子衰变会产生μ子和其他粒子射流，其方式不符合神经网络对标准模型相互作用的解释。
该技术打破了寻找新物理学的传统方法。它独立于科学家的先入之见，因此不受其限制。
该研究以「Search for New Phenomena in Two-Body Invariant Mass Distributions Using Unsupervised Machine Learning for Anomaly Detection at √s=13 TeV with the ATLAS Detector」为题，发表在《Physical Review Letters》上。
10 来年，ATLA 实验还没发现任何新粒子
传统上，ATLAS 科学家依靠理论模型来指导他们的实验和分析，朝着最有希望发现的方向发展。这通常涉及执行复杂的计算机模拟，来确定数据的某些方面根据标准模型（Standard model，SM）会是什么样子。
科学家通过对一些标准模型进行预测和ATLAS实验的真实数据进行比较，发现它们还将它们与新物理模型做出的预测进行比较，例如一些试图解释暗物质质量和标准模型未解释的其他现象的未解释现象的预测。这些预测可以帮助科学家们更好地了解暗物质质量和标准模型未解释现象的性质。
但到目前为止，在 ATLAS 记录的数十亿次碰撞中，尚未观察到任何偏离标准模型的现象。自 2012 年发现希格斯玻色子（Higgs boson）以来，ATLA 实验还没有发现任何新粒子。
神经网络分析约 1.6 亿个事件
该研究的主要作者、阿贡高能物理部门的物理学 Sergei Chekanov 说，「异常检测是一种非常不同的搜索方式，我们的目标不是寻找非常具体的偏差，而是在完全未经探索的数据中找到不寻常的特征，这些特征可能与我们的理论预测不同。」
为了执行此类分析，科学家将数据中的每个粒子相互作用表示为类似于二维码的图像。然后，该团队通过将神经网络暴露于 1% 的图像来训练其神经网络。
该网络由大约 200 万个互连节点组成，类似于大脑中的神经元。在没有人类指导或干预的情况下，它可以识别并记住图像中表征标准模型交互的像素之间的相关性。换句话说，它学会了识别符合标准模型预测的典型事件。
训练结束后，科学家们将其余 99% 的图像输入神经网络，来检测异常情况。当给定图像作为输入时，神经网络的任务是利用其对整个数据的理解来重新创建图像。
Chekanov 说：「如果神经网络遇到新的或不寻常的东西，它就会感到困惑，并且很难重建图像。如果输入图像与其产生的输出之间存在很大差异，它会让我们知道在这个方向上可能有一些有趣的东西值得探索。」
利用阿贡实验室计算资源中心的计算资源，神经网络分析了 2015 年至 2018 年收集的 LHC Run-2 数据中的约 1.6 亿个事件。
发现异常现象
尽管神经网络在该数据集中没有发现任何新物理学的明显迹象，但它确实发现了一个科学家认为值得进一步研究的异常现象。能量约为 4.8 太电子伏的奇异粒子衰变会产生 μ 子（一种基本粒子）和其他粒子射流，其方式不符合神经网络对标准模型相互作用的理解。
「我们必须进行更多研究，」Chekanov 说。「这可能是一种统计波动，但这种衰变有可能表明存在未被发现的粒子。」
该团队计划将该技术应用于 2022 年开始的 LHC Run-3 期间收集的数据。ATLAS 科学家将继续探索机器学习和异常检测作为绘制粒子物理学未知领域工具的潜力。
参考内容：https://phys.org/news/2024-04-machine-reveal-undiscovered-particles-large.html
Postman是一套面向API全生命周期的开发与测试平台，可在Mac上发送和调试多种协议请求，管理集合、环境及认证信息，并完成脚本测试、模拟服务、监控、文档发布和团队协作。它适合开发、测试及运维人员使用，提供个人免费方案。
Docker Desktop 是 Docker 官方为 Mac 提供的容器开发环境，集成 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build、Kubernetes 与图形化管理界面。
Android Studio 是 Google 面向安卓应用开发提供的官方集成开发环境，基于 IntelliJ IDEA 构建。它整合智能代码编辑、Gradle 构建、界面预览、设备模拟、性能分析、调试测试及 APK 分析等工具。
Xcode 是苹果面向 Mac 提供的官方集成开发环境，将代码编辑、项目构建、SwiftUI 实时预览、设备模拟、自动化测试、断点调试、性能分析和应用分发整合在同一套工作流中，适合开发与维护 iPhone、iPad、Mac、Apple Wa
JetBrains WebStorm 是面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术的专业集成开发环境，可智能理解项目结构，提供代码补全、重构、错误检查、运行调试、测试及 Git 工具。
PhpStorm 是 JetBrains 推出的专业 PHP 集成开发环境，可在 Mac 上完成代码编写、智能检查、重构、调试、测试和数据库管理。它支持主流 PHP 框架、Composer、Git、Docker 与远程解释器。
JetBrains PyCharm 是面向 Python 开发者的集成开发环境，提供智能补全、代码检查、重构、调试、测试、版本控制及虚拟环境管理功能。Mac 版兼容 Intel 与 Apple 芯片，核心功能可免费使用。
IntelliJ IDEA 是 JetBrains 推出的专业集成开发环境，重点服务于 Java、Kotlin 与 JVM 项目开发。软件集成代码补全、静态检查、重构、调试、测试、版本控制及构建工具，并可借助插件扩展语言和框架支持。
Visual Studio Code 是微软提供的免费代码编辑器，支持 macOS，并为 Intel 与 Apple 芯片 Mac 提供适配版本。软件集代码编辑、调试、Git 源代码管理、集成终端和扩展市场于一体。
REAPER是Cockos开发的数字音频工作站，提供多轨音频与MIDI录制、剪辑、处理、混音和母带制作工具。Mac版兼容Intel与Apple芯片，支持AU、VST、VST3、CLAP等插件格式，并提供高度可定制的工作流程。
Adobe Audition 是面向播客、影视后期、音乐制作及内容创作者的专业音频工作站，提供波形精修、多轨录制与混音、频谱编辑、降噪修复、响度匹配和效果处理工具，并可与 Adobe Premiere 协同完成视频声音制作。
Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站，覆盖多轨录音、无损剪辑、MIDI 编曲、插件处理、自动化混音及声音与画面同步等工作。它拥有 Intro、Artist、Studio 和 Ultimate 等方案。
PixPix 是面向品牌、卖家和内容团队的在线 AI 图片视频创作平台，提供图视频 Agent、无限画布、图片生成、视频生成、自然语言编辑及商品套图、产品精修和带货视频等电商工具。
Postman 是面向 API 全生命周期的开发与协作平台。Windows 桌面版可用于构建和发送 HTTP、GraphQL、gRPC、WebSocket、MQTT 等请求，并提供环境变量、集合、脚本测试、模拟服务、监控、文档及团队工作区等
Docker Desktop 为 Windows 开发者提供集成式容器环境，内置 Docker Engine、命令行工具、Compose、Build 与 Kubernetes 等组件，可在本机完成镜像构建、容器运行、日志查看和资源管理。
Android Studio 是 Google 面向 Android 应用开发提供的官方集成开发环境，以 IntelliJ IDEA 为基础，集成智能代码编辑、Gradle 构建、设备模拟、界面预览、调试测试及性能分析工具，
WebStorm 是 JetBrains 面向 JavaScript、TypeScript 和现代 Web 技术打造的集成开发环境。它提供项目级代码分析、智能补全、安全重构、导航搜索，并集成调试、测试、终端、Git 与常用前端工具，
PhpStorm 是 JetBrains 面向 PHP 与现代 Web 开发打造的专业集成开发环境，提供代码补全、静态检查、重构、调试、测试、数据库、版本控制及前端语言支持。Windows 用户可直接下载安装程序，
PyCharm 是 JetBrains 推出的 Python 集成开发环境，提供智能代码补全、错误检查、重构、调试、测试、Git、终端及 Jupyter Notebook 支持。统一版安装后可体验 30 天 Pro 功能，
JetBrains IntelliJ IDEA 是以 Java、Kotlin 和 JVM 项目为核心的专业集成开发环境，提供智能补全、代码检查、安全重构、调试、测试、版本控制及构建工具集成。统一发行版的核心功能可免费用于商业和非商业项目，
Visual Studio Code 是微软推出的免费代码编辑器，Windows 版集成智能补全、代码导航、调试、终端和版本控制，并可通过扩展添加语言、格式化及远程开发能力。它启动较快、配置灵活，
REAPER 是 Cockos 推出的数字音频工作站，适用于录音、MIDI 编曲、音频编辑、混音、母带制作及声音设计。软件安装包小巧，支持多轨录制、灵活路由、自动化、第三方插件和脚本扩展，并提供完整功能的 60 天免费评估期。
Adobe Audition 是面向播客、影视后期、广播与音乐制作的专业音频工作站，提供波形编辑、多轨混音、频谱分析、录音、降噪修复和效果处理等功能。Windows 版通过 Adobe Creative Cloud 安装和管理，
Pro Tools 是 Avid 推出的专业数字音频工作站，提供多轨录音、音频剪辑、MIDI编曲、插件处理、自动化混音及影视声音制作能力。它适合音乐人、录音师、制作人和音频后期团队使用，并提供免费入门版、订阅方案及永久授权选择。