Alice Deneyi'Nde Elektron-Pozitron Çifti Üretimlerinin Yenilikçi Yapay Zekâ Teknikleri İle İncelenmesi

Abstract

Dielektronlar, elektron ve pozitron çiftleridir. Bu leptonik parçacıklar güçlü kuvvetten etkilenmediklerinden dolayı oluşan ortamın özellikleri hakkında bilgi sağlayabilirler. Dielektronlar çarpışmanın her aşamasında oluşur. Dolayısıyla ortamın gelişimi hakkında da değerli bilgiler üretirler. Proje çalışması, dielektron çiftlerinin değişmez kütle spektrumlarının yeniden yapılandırılması yoluyla incelenmesiyle ilgilidir. Bu spektrumdaki ana fon kaynakları, foton dönüşümlerinden ve rastgele çiftlenmeden gelen dielektronlardır. Ayrıca fon miktarı sinyalden 1000 kat daha fazla olabilmektedir. Dielektron spektrumundaki tüm bu arka plan bileşenlerini bastırmak için gelişmiş analiz teknikleri gereklidir. Bu çalışmada dielektron değişmez kütle spektrumunun farklı fon bileşenlerini belirleyebilmek için çok değişkenli analiz yöntemlerinin potansiyeli incelenmiştir. Temel olarak foton dönüşüm çiftlerinin ve ağır çeşni bozunumlarının fon katkılarını tespit edebilmeyi hedefleyen iki ana bölümden oluşmaktadır. Çalışmada makine öğrenmesi değişkenleri kullanılarak fondan ayrılmış dielektron spektrumu elde edilmiştir. Spektrumun fondan ayrılma başarısı güncel ALICE dedektörü ile karşılaştırılarak bulunmuş ve %70?e yakın daha iyi performans alındığı gözlenmiştir. İkinci aşamada spektrumun uygun matematiksel modellemesi yapılarak dielektron spektrumundaki parçacıkların kütle ve genişliklerinin iyi şekilde tanımlaması yapılmıştır. Son aşamada spektrumdaki orta kütle bölgesi termal model ile tanımlanarak ortam sıcaklığı değeri 280 MeV olarak belirlenmiştir. Bu değerde kiral simetri restorasyonunun gerçekleşmesi beklenmektedir. Genel olarak çok değişkenli teknikler, geleneksel yöntemlere göre sinyal fon oranını önemli ölçüde iyileştirmektedirler. Dolayısıyla, dielektron analizlerinde güçlü ve umut verici bir yaklaşım olduğu sonucuna varılmıştır. Bu tekniklerle (i) analizler performans düşmeden iz çiftleri yerine bireysel izlere dayalı olarak yapılabilmiştir, (ii) geleneksel analiz yöntemlerinden ön filtrelemeye ve (iii) kesime dayalı analizlere olan ihtiyaç ortadan kaldırmıştır. Böylece sinyalde verim kaybı olmadan analizlerin sürdürülebilmesi mümkün olmuştur.