Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak by se dala data z astročásticových experimentů na observatořích použít k vylepšení simulačních kódů?
Jan Ebr, Jakub Vícha a Jiří Blažek z Oddělení astročásticové fyziky Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR se podíleli na článku, který v uplynulých dnech vyšel v časopise Nature Reviews Physics. Článek se věnuje tématu ladění generátorů událostí, což jsou počítačové programy, které simulují srážky částic podle teoretického modelu a generují hypotetická data, jež by odpovídala reálným experimentům na urychlovačích.
Vědci FZU AV ČR mají v článku významný příspěvek na téma, jak by mohly vypadat modifikace modelů srážek primárních částic jako jsou protony, neutrony a atomová jádra (tzv. hadrony). Díky zkušenostem z projektu MOCHI (Modified Characteristics of Hadronic Interactions) umí měnit modely a pozorovat, jaké jsou poté předpovědi změněných modelů pro události pozorované v kosmickém záření. Kromě modifikace modelů ale vědci na FZU dokáží i hledat způsoby, jak by se měly změnit předpovědi modelů tak, aby souhlasily s daty. Například Jakub Vícha (vedoucí skupiny hadronických interakcí na Observatoři Pierra Augera v Argentině) využil data z Observatoře Pierra Augera na dvě konkrétní předpovědi – posun v hloubce spršky a změnu počtu mionů na Zemi.
Článek v Nature Reviews Physics je výstupem workshopu, který proběhl v loňském roce ve Wuppertalu. Cílem workshopu bylo najít způsob, jakým by se dala data z astročásticových experimentů na observatořích použít k vylepšení simulačních kódů, které se používají k simulování srážek mezi elementárními částicemi. Tyto kódy jsou dnes do značné míry postavené na informacích z urychlovačů částic (např. LHC), které poskytují velké množství detailních dat o tom, co se během srážek děje. Díky tomu, že jedna srážka vytváří i stovky dalších částic, jsou tyto informace hodně pestré. Na observatořích, jako je např. Observatoř Pierra Augera, můžeme pozorovat částice s energií až o tři řády vyšší. Nemáme ale možnost pozorovat srážky a stovky jimi vytvořených částic přímo, vidíme pouze jejich následky o několik generací částic později. Tyto observatoře nám tedy poskytují o vlastních srážkách pouze velmi zprostředkované informace.
Na workshopu se vedla diskuze o různých metodách, jakými by se daly informace z observatoří využít k tomu, aby se mohly vylepšovat modely na energiích vyšších, než jsou energie z urychlovačů. Diskuze se zúčastnili odborníci na experimenty na urychlovačích, astročásticovou fyziku i vědci zabývající se tzv. laděním (tuning) – tedy způsobem, jak použít statistické metody k tomu, aby modely na základě dostupných dat pracovaly co nejlépe.
Výsledkem workshopu je článek obsahující přehled nejmodernějších generátorů událostí a jejich ladění, včetně nejrelevantnějších vstupů z vysokoenergetických experimentů z urychlovačů a astročásticových experimentů. Autoři také představují plán, který poprvé ukazuje, jak lze provést jednotné ladění generátorů událostí s daty z urychlovačů a astročásticových experimentů.
Workshop zastřešovala univerzita v Dortmundu a kromě vědců z FZU AV ČR se jej zúčastnili i odborníci z univerzit ve Wuppertalu nebo Franfurktu, z CERNu a dalších výzkumných pracovišť.
Albrecht, J., Becker Tjus, J., Behling, N. et al. (z FZU: J. Ebr, J. Blažek, J. Vícha): Global tuning of hadronic interaction models with accelerator-based and astroparticle data. Nature Review Physics (2025). doi: 10.1038/s42254-025-00897-3
