как была поставлена одна точечка над i в открытии топ-кварка (1)

Jan 20, 2018 23:07

(2) -- окончание
(3) -- дополнение

История упоминалась не раз, пора её рассказать целиком: если бы такое Научное деяние вдруг сподобился совершить Пугалко, то страшно даже пытаться вообразить упёртые в небо фонтаны кипятка в дружном исполнении Димы ("Валерий Анатольевич практически открыл топ-кварк!"), Миши, Парашютистки, Колонновожатого, Геббельса недонауки ... -- обжигающий пар скрыл бы солнце.

Для деяния, впрочем, понадобилась настоящая квантовая интуиция, какой у Пугалка отродясь не бывало.

На самом деле любая такая история -- при надлежащем внимании к деталям -- даёт ценные illustrations инвариантов, без правильного учёта которых нельзя выстроить эффективное управление наукоценозом -- ни минимизировать паразитное рассеивание его ресурсов кордебалетом кривоногих балерин под хореографическим руководством крысков-пугалков-собачков-бигмаксов. Отдельно обсудим некоторые инварианты, которые неудобно обсуждать по ходу рассказа.

Переносим сюда из прошлых записей всё, что относится к занятиям Наблюдателя методами обработки данных до лета 1995 года, когда и произошло событие. Самый большой кусок вынут из записи who is Наблюдатель (1.5), где вместо него теперь даны пояснения про собственно оптимальное определение адронных струй.

***

Началом истории следует считать отъезд Наблюдателя за океан в конце 1990 года. Этот момент можно считать и концом Акта IV Грабежа: всё, что Наблюдатель сделал при Совке к тому моменту, было за 10+ лет непрерывного грабежа по-максимуму отграблено. Агония, правда, ещё продолжалась -- только в 1991 году был получен окончательный (третий -- Наблюдатель всегда сопротивлялся до конца) отлуп из журнала Nuclear Physics B на статьи с изложением общей евклидовой Асимптотической Операции. Отлуп обосновывался феерическим аргументом "A new theory is not needed". Аргумент следует сравнить со сказанным в who is Наблюдатель (1.5) о физической некорректности и вычислительной бесполезности подразумевавшейся в отлупе "old theory". (В рецензии речь шла о теории операторного разложения, хотя Асимптотическая Операция гораздо шире даже в чисто евклидовом варианте.
Upd 2018-01-22 Сильное подозрение, что этим третьим рецензентом был сам Циммерманн -- кому ещё старая теория операторного разложения могла быть так высокомерно completely clear. Раз уж речь зашла: по стилистике и аргументам Наблюдатель уверенно определяет первого рецензента как мразь-Макака -- просто невозможно не узнать автора после такого тесного взаимодействия с ним, -- взаимодействия, определившего тематику, точки зрения, аргументы -- весь, хм, дискурс.)

В дальнейшем удалось только зафиксировать позиции в журнальном обзоре (там эпиграфом к разделу 3 дана более полная цитата из отлупа; с публикацией же обзора помог первый из двух честных людей).

Удивительно вспоминать, как занервничал эластичный Витя, когда узнал о планируемом отъезде Наблюдателя. С одной стороны, это была первая ласточка в отделе. С другой стороны, чья бы корова мычала >> [Грабёж_на_10К] момент истины ....
Отъезд имел две цели:

Первая -- вырваться из мрачной безнадёги конца 80-х, когда по Асимптотической Операции не удавалось опубликовать ничего. Это сработало: двухлетний водопад впечатлений (вроде вдохновляющего разговора через писсуар или Рождества с английским десантом) позволил Наблюдателю более-менее ожить (хотя полностью избавиться от последствий такой травмы, разумеется, невозможно). Рефлексия этого опыта дала рецепт "экстрим максимального разнообразия", которому, чтобы сохранить психику, приходится следовать по сю пору, насколько позволяет опорно-двигательный аппарат.

Второй целью было поучаствовать в конкретном расчётном проектике, который был для Наблюдателя шажком за рамки чисто евклидовых задач, с которыми приходилось иметь дело до тех пор. Проектик имел промежуточный характер между задачами, где возможен математический финт с уходом в евклид, и основным классом задач КХД, где речь об эксклюзивных процессах, такого финта не допускающих. Надежда была выйти через проектик на этот оперативный простор с перспективой распространения Асимптотической Операции на неевклидовы задачи, гораздо более трудные, разнообразные и физически важные, чем евклидовы -- и надежда в итоге оправдалась.

При этом патологически скупой принимающий профессор, несмотря на всю свою горячую греко-коммунистическую симпатию к СССР, сэкономил-таки за год на зарплате ничего не подозревавшего совершенно неопытного Наблюдателя четыре кила канадских долларов. Он ещё попытался сэкономить пару кил на компе, на котором должен был делаться проектик, но железо обмануть труднее.
В-третьих, после провала попыток уйти от паразитов, оставаясь в тематике многопетлевых интегралов, смутно хотелось её разнообразить в таком направлении, где бы пара подонков (мразь-Макако и мразь-Смирнов-ст.) потеряла след. Именно такой оказалась в итоге проблема определения адронных струй в квантовой хромодинамике.

С КХД уже приходилось иметь много дела -- но только с задачами евклидова класса ( инклюзивные процессы и операторные разложения).
В полноценных же задачах КХД как раз и возникают т.наз. адронные струи (узкие пучки частиц -- jets).

Наблюдателя в этих задачах с самого начала коробило то, что переход от чисто квантово-полевого расчёта (где фигурируют кварки и глюоны) к измеряемым величинам (где фигурируют адроны) выполнялся совершенно не в духе высокой квантовой теории поля. При численной реализации чистых математических задачек всегда к поверхности поднимается "грязь" вроде ошибок округления и т.п., но всё-таки она появляется как объективное искажение чистой научности реальными ограничениями вычислительного процесса -- точностью "железа" и проч. Здесь же, в КХД за топорными "алгоритмами определения струй" явно ощущался дефицит самóй чистой научности. Как на самом деле она здесь выглядит, чистая научность, видно по теореме, доказанной с Никитой Свешниковым.

Тут, кстати, неплохая illustration настоящей квантовой интуиции -- в отличие от шарлатанской.
***

Узкие пучки частиц наблюдались в космических лучах с середины 1950-х гг., а в ускорительных экспериментах с 1975 (Hanson et al., см. обзор Стермана; это наш честный Джордж). Тогда в экспериментальной практике и встала проблема аккуратного определения этих самых струй (как сгруппировать частицы по струям, что считать импульсом и энергией струи и т.п.), чтобы можно было сравнивать экспериментальные результаты с теоретическими расчётами.
Физическая важность феномена струй в том, что они суть видимые "тени" участвующих в столкновениях кварков и глюонов: в самом грубом приближении энергии и углы разлёта струй отождествляются с соответствующими параметрами кварков и глюонов.

Но чтобы повышать точность сравнения теории и эксперимента, нужно струйную структуру событий столкновения описать какими-то числами, вычисляемыми по событию, -- некими функциями события.
Теоретические вычисления делаются на уровне кварков и глюонов, тогда как экспериментальные -- на уровне наблюдаемых протонов и т.д. Чтобы связать то и другое, нужны предположения типа т.наз. кварк-адронной дуальности (см.).

Важный критерий "инфракрасной безопасности" для построения таких функций был предложен в работе Стермана и Вайнберга 1977 г. (образовавшейся из работы Стермана 1975 г., см. обсуждение). Однако критерий оставлял большую свободу выбора алгоритма определения струй в событии, этот произвол нужно было как-то фиксировать. Это и стало предметом разнообразного рукосуйства (без заклинаний "физики" обойтись не могло -- это толстый намёк на т.наз. kT-алгоритм).

***

Наблюдатель впечатлился проблемой определения струй после пары-тройки обзорных докладов, услышанных по обе стороны Атлантики в исполнении Стива Эллиса, который зажигательно растолковывал, что произвол оказывается для физики неприемлемо большим. Известных Эллисов в физике частиц тогда было трое: гипотизёр Джон в теортделе ЦЕРНа (в любой работе которого, по слухам, можно было найти грубую ошибку), трегубый (т.е. класса Димы Бардина) вычислитель R. Keith в теоротделе Фермилаба, и простой Стив в университете штата Орегон. Вот его текст на тему вопроса.

В конце 1992 Стив в очередной раз исполнил свою мантру на воркшопе в ETHZ. Наблюдатель, помнится, проявил там характерный дефицит социальности (сверх травматических последствий Грабежа, сидевших в голове доминантой и вносивших помехи в интерпретацию реальности). Это выразилось в том, что внимание было неправильно распределено между участниками воркшопа. Крыско в такой ситуации не оплошал бы [>> Колина улыбка].
Впрочем, faux pas были только одним плодом тогдашнего состояния мозга Наблюдателя; другим стали первые формулы насчёт научного подхода к адронным струям, прикинутые в электричке на коротком обратном пути из ETHZ в аэропорт.

Ещё сырая дебютная идея (то, что потом было названо "калориметрической непрерывностью") впервые была публично изложена на Зимней школе ИТЭФ в феврале 1993 г. по приглашению Бориса Лазаревича Иоффе, полученного по воспоминаниям совместной борьбы с фунтовыми стейками-по-ньюйоркски в гостях у Иуды-в-квадрате в JLab в мае 1992 г.
"
В тему бешенства экспертов.
Неформальный докладец с уклоном в математику на упомянутой Зимней школе ИТЭФ был встречен с видимой аверзией экспериментатором по фамилии Хованский, который уже в кулуарах, глядя с высоты своего роста на докладчика с нескрываемой неприязнью, счёл нужным по собственной инициативе сообщить, что "у них" проблем с определением струй не возникает: они, мол, просто берут конус вокруг самой энергичной частицы. Фрукт, очевидно, не понимал смысла даже прилагательного "оптимальный", не говоря о проблематике теоретических вычислений в квантовой хромодинамике.
В ответ на вежливое любопытство [Upd Наблюдатель уже тогда умел отличать эпифеномены от приматического субстрата, хотя и не в таких терминах] он, узнав место работы Наблюдателя, приосанился и настоял на том, чтобы передать препринт "через Рубакова", очевидно гордясь такими связями [Upd "Рубаков" -- это наш Пугалко]. До Наблюдателя, правда, так ничего и не дошло.
К 1994 было понято, что такая характеристика события, как число струй, обычно мыслящаяся дискретной, может быть физически адекватно выражена непрерывными энергетическими (мульти)корреляторами, вычисляемыми по частицам события. Вместо целого числа такой коррелятор выдаст число вещественное, которое будет непрерывно меняться при деформации события, -- но так оно и должно быть вопреки мейнстримным предрассудкам, потому что целое "число струй" становится плохо определённым уже при учёте первой радиационной поправки.

Это нетривиальное понимание, не зря его сходу взяли в Phys. Rev. Lett. Дело в том, что сразу после публикации Стермана и Вайнберга 1977 г. была придумана горстка "функций формы" события, удовлетворяющих критерию "инфракрасной безопасности" и в какой-то степени чувствительных к общей форме события (т.наз. shape observables -- acomplanarity, sphericity, thrust, etc.). Эти "функции формы" удобны и они чувствительны к общей геометрии события (что видно по названиям) -- но не к деталям структуры вроде количества струй, углов между ними и т.п.

Экспериментальные же массы, избегая пиковых нейральных нагрузок, пошли по пути рукосуйства в отношении идентификации струй и стали хором делать ошибку онтологизации, решив, что если "правильно" определить струю и её параметры, то это будут буквально параметры подлежащего кварка или глюона. Такой взгляд оправдан только на уровне точности низшего порядка теории возмущений в самой примитивной ситуации, но рукосуйство, выросшее из таких представлений, по сию пору продолжает -- насколько может судить Наблюдатель -- царить в мейнстримной практике экспериментаторов, забаррикадировавшихся в своих коллаборациях.
[>> мегасьянс (3) прибежище серости, рукосуйства и гипонауки]

С другой стороны, афисьёнадос не удивятся, узнав, что идея использовать мультикорреляторы потихоньку раздирается пижерами, обретая некую популярность. В общем, Lady Philosophy.

К 1995 году Наблюдатель понял, что выразительных возможностей мультикорреляторов и прочих "хороших" функций события достаточно, чтобы корректно описывать любые аспекты струйной структуры событий, регистрируемых в калориметрических детекторах. При этом:

1) резко расширялся арсенал "хороших" функций по сравнению со старым набором "функций формы";
2) вопреки предрассудкам мейнстрима, они могли описывать сложную структуру событий;
3) были предъявлены примеры, демонстрирующие, что такие функции определённо предпочтительней в отношении статистических флуктуаций.
( "Вылизывание грязи" в последнем пункте откроет уже в 1999 г. метод квази-оптимальных весов.)

Всё это было суммировано к лету 1995 года в тексте, который теперь предстояло опубликовать.

***

К счастью, у Наблюдателя был соросовский грант, выигранный по высшей категории А. Это позволило рвануть летом в Фермилаб, чтобы опубликовать текст оттуда. Понятно, что статья с американской аффилиацией проходит в журналы легче всего, но было ещё два более содержательных соображения:

(а) Хотелось по-максимуму предохраниться от пижинга -- уж очень болезненным был опыт с Грабежом. Фермилабовский логотип должен был помочь в этом отношении -- он, однако, не отпугнул пижеров из самого Фермилаба )) Ту ситуацию разруливал честный Джордж -- см. два честных человека.
Стоит заметить, что, судя по личности пижера -- вполне себе теоретика-долбанушки, имел место именно бездумный пижинг, а не настоящий сознательный плагиат.
>> Das Пижинг

(б) Хотелось "впрыснуть" результаты как можно ближе к горячему action: как раз в начале 1995 в Фермилабе объявили об открытии топ-кварка. И это "впрыскивание" произошло на редкость успешно, хотя и в специфическом (отнюдь не индексометрическом) смысле, -- запись как раз об этом.

***

Перелёт через океан удлинил день рождения Наблюдателя на 8 часов. Правда, четыре часа было проведено -- спасибо Аэрофлоту -- на ногах в забитом людьми предбаннике перед выходом на посадку в самолёт. В принципе Наблюдатель с раннего детства являл способность спокойно стоять, где поставлен, думая о своём (матушка в это время со спокойной душой стояла в очередной очереди). Но в этот раз думать о своём не получилось, т.к. в разрядке батарейки локвации остро нуждалась 70-летняя дочь русских эмигрантов первой волны, переполненная впечатлениями от поездки на историческую родину. Дама оказалась стойкая как оловянный солдатик: за четыре часа ни разу не дала повода усомниться в том, что светская беседа на ногах в Шереметьево доставляет только удовольствие. В итоге Наблюдатель добрался до Фермилаба вусмерть уставшим, спросил у тамошней барвумен something nice перекусить ради праздничка, но нашлась только замороженная пицца, которую пришлось разогревать, а чтобы получилось похоже на nice, барвумен с профессиональной улыбкой смешала подарок за счёт заведения. В баре гудели экспериментаторы, но на общение с ними в тот вечер сил уже не хватило.

Это был лучший день рождения Наблюдателя, которым началось прекрасное лето в прекрасном месте, и который обозначил окончательный выход Научного процесса внутри головы Наблюдателя на топовый уровень.
***

Атмосфера Фермилаба, бурлившего топ-кварком и полного летними визитёрами, -- это было то, что надо для финализации привезённого текста. Самый очевидный fine-tuning бросается в глаза на титульной странице:




( окончание)

грабёж_на_10К, коллекция, наблюдатель, ностальгическое

Up