Hızlandırıcı tabanlı çarpışma olaylarına ait atlas açık verileri ile transformer kullanarak jet kümeleme araştırması

Abstract

Bu çalışmada, ATLAS Açık Verisi kapsamında yer alan 13 TeV proton-proton çarpışma verileri kullanılarak, anti-kt algoritması ile 0,4 yarıçap parametresiyle yeniden oluşturulmuş küçük yarıçaplı jetlerden hareketle Transformer tabanlı bir gömü uzayı oluşturulmuş ve bu uzay aracılığıyla büyük yarıçaplı jet adaylarının üretilmesi amaçlanmıştır. Büyük yarıçaplı jetler, W, Z ve Higgs bozonları ile üst kuark gibi yüksek momentumlu parçacıkların hadronik bozunumlarının tanımlanmasında kullanılan temel yapılardır. ATLAS deneyinde büyük yarıçaplı jetlerin yeniden oluşturulması, topokümelerden başlayan ve jet temizleme (grooming) ile kalibrasyon adımlarını içeren karmaşık bir işlem zincirine dayanmaktadır. Ancak bu sürecin tüm bileşenleri dış kullanıcılar için doğrudan erişilebilir değildir. Bu nedenle, yalnızca kalibre edilmiş küçük yarıçaplı jetlerden yararlanarak büyük yarıçaplı jet adaylarını üreten alternatif bir yaklaşım geliştirilmiştir. Önerilen yöntemde Transformer tabanlı bir kodlayıcı, kontrastif öğrenme yaklaşımı ile eğitilmiş ve küçük yarıçaplı jetler için 32 boyutlu bir gömü uzayı elde edilmiştir. Bu gömü uzayında yoğunluk temelli kümeleme yöntemi (DBSCAN) uygulanmış, elde edilen kümeler Lorentz dört vektörlerinin toplanması yoluyla büyük yarıçaplı jet adaylarına dönüştürülmüştür. Model, ATLAS Açık Verisi'ne ait Run 00302393 veri kümesi üzerinde eğitilmiş ve ATLAS deneysel referans kümesi AnalysisLargeRJets ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca modelin genelleme başarımı, eğitim sırasında kullanılmayan dört farklı data16 Run'u üzerinde sınanarak doğrulanmıştır. Elde edilen sonuçlar, gerçek ATLAS verisi üzerinde Transformer tabanlı kontrastif öğrenme yaklaşımı kullanılarak küçük yarıçaplı jetlerden büyük yarıçaplı jet adaylarının üretilebildiğini, model çıktısının olay başına aday sayısı ile sözde-hızlılık ve azimutal açı düzlemindeki konum bakımından ATLAS deneysel referansı ile yüksek doğrulukta örtüştüğünü ve bu yaklaşımın alternatif bir aday üretim yöntemi olarak uygulanabilir olduğunu göstermektedir.