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Projekt
BAT 2.0: Entwicklung und Anwendungen
Antragsteller
Professor Dr. Kevin Kröninger
Fachliche Zuordnung
Kern- und Elementarteilchenphysik, Quantenmechanik, Relativitätstheorie, Felder
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 400959267
Die statistische Datenanalyse ist ein zentrales Werkzeug in allen Bereichen der wissenschaftlichen Arbeit. Das Theorem von Bayes erlaubt eine konsistente Formulierung von Fragen, welche in der Datenanalyse typischerweise gestellt werden, insbesondere zur Bestimmung von Parametern und dem Vergleich von Modellen. Die Auswertung der entsprechenden Schlüsselgrößen, z.B. der a-posteriori-Wahrscheinlichkeiten und der Evidenz, ist allerdings oft schwierig, insbesondere für komplexe Modelle mit vielen Parametern, wie sie oft in der Wissenschaft vorkommen. Letztere sind meist nur mit individuell gefertigten Softwarewerkzeugen zugänglich. Die zunehmende Menge an Daten, welche in wissenschaftlichen Experimenten erzeugt wird, muss von der Entwicklung von Werkzeugen begleitet werden, welche diese Daten verarbeiten können. Das erste Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines robusten und wartbaren Werzeugs für die Bayesianische Inferenz, BAT 2.0, welches in verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen verwendet werden kann. Dieses Werkzeug muss eine schnelle und verlässliche Berechnung von statistischen Größen für hoch-dimensionale und komplexe Modelle ermöglichen. Gleichzeitig muss es eine Plattform zur Entwicklung, dem Vergleich und der Anwendung verschiedener Algorithmen bieten, welche vergleichbare und kontrollierte Bedingungen garantiert. Weiterhin muss das Werkzeug plattformunabhängig sein und nicht auf die spezifischen Anforderungen eines bestimmten Arbeitsfelds ausgerichtet sein. Das zweite Ziel des Projekts ist die Anwendung von BAT 2.0 auf eine bestimmte Klasse von Problemen, nämlich der Parameterabschätzung von komplexen Physikmodellen, um damit das volle Potential der Software zu zeigen und Fallbeispiele herauszuarbeiten. Das konkrete Thema kommt aus dem Bereich der Teilchenphysik. Dabei soll ein aus BAT abgeleitetes Werkzeug weiterentwickelt werden, der EFTfitter, mit welchem Modelle an Daten angepasst werden können, die insbesondere auf effektiven Feldtheorien basieren. Diese Anwendung befindet sich an der Schnittstelle zwischen wissenschaftlicher Modellierung, statistischer Inferenz und numerischen Methoden. Sie soll ausserdem als Vertreter einer Klasse von Problem agieren, welche oft in der Wissenschaft vorkommen, und soll somit den interdisziplinären Charakter des Projekts hervorheben. Das dritte Ziel des Projekts ist die Anwendung des EFTfitters im Bereich der Top-Quark-Physik, wobei zwei konkrete Modelle untersucht werden sollen: das erste wird allein auf dem Standardmodell der Teilchenphysik basieren und die mit dem Top-Quark assoziierten Parameter abschätzen, z.B. die Masse des Top-Quarks oder das CKM-Matrixelement Vtb. Das zweite Modell wird ein effektives Model sein, welches zusätzlic Beiträge von Operatoren der Dimension 6 enthält. Das Modell soll mit einer Vielzahl von experimentellen Daten aus dem Bereich der Top-Quark- aber auch der Bottom-Quark-Physik verglichen werden, z.B. Suchen nach seltenen Zerfällen von B-Hadronen.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
