关于具有预先估计本底的 chi^2 函数

Fernando M. L. Almeida; Andre A. Nepomuceno

doi:10.1007/s13538-020-00760-z

关于具有预先估计本底的 chi^2 函数

高能物理 - 唯象学 2020-06-11 v1 高能物理 - 实验核实验数据分析、统计与概率

作者: Fernando M. L. Almeida , Andre A. Nepomuceno

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摘要

在 CERN 的 LHC、CLIC、ILC 等许多当前与未来的科学实验中,人们正 intensive 地搜寻新现象。这些新信号通常很稀少,且常被多种不同的本底事件污染。从剖面似然的概念出发,我们得到了可用于计数实验的剖面 $\chi^2$ -函数,该函数无需拟合本底参数。即使某些 bin 计数为零,信号与本底的统计涨落也会自动被考虑。本文分析了在计数实验中拟合分 bin 数据时的剖面 $\chi^2$ -函数,其中信号与本底事件服从 Poisson 统计。本底事件通过 Monte Carlo 事件、“空闲”运行事件或任何其他合理方式预先估计。此处研究的方法仅适用于本底与信号为完全独立事件的情形,即它们是非相干事件。如 MC 玩具测试所示,剖面 $\chi^2$ -函数对计数实验具有快速收敛性,在较少事件下即可收敛到“真实”值。即便 bin 计数很低或信号本底比很小,它也能正常工作。本文还给出并讨论了其他有趣的点。其中之一是,即使在拟合过程中信号事件很少,本底参数也无需以很高精度估计。利用已发表的 ATLAS/LHC 实验数据,讨论了其在 Higgs 玻色子发现中的应用。

关键词

剖面似然剖面 $\chi^2$ 函数计数实验 Poisson 统计本底估计 Higgs 玻色子

引用

@article{arxiv.2006.05858,
  title  = {On a chi^2-function with previously estimated background},
  author = {Fernando M. L. Almeida and Andre A. Nepomuceno},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2006.05858},
  year   = {2020}
}

备注

13 pages, 8 figures

关于具有预先估计本底的 chi^2 函数

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关键词

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