高能物理中的數(shù)據(jù)分析

高能物理學(xué)自從上世紀(jì)中葉誕生以來(lái)，以基本粒子及其相互作用為研究目標(biāo)，已經(jīng)取得了諸如建立了統(tǒng)一弱、電與強(qiáng)相互作用的標(biāo)準(zhǔn)模型這類無(wú)比輝煌的成果，極大地深化了人們對(duì)物質(zhì)最深層次結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)?；仡欉@一偉大歷程，不難看到這些成果無(wú)不是在對(duì)世界范圍內(nèi)許多高能實(shí)驗(yàn)室特別是一些大型加速器以及對(duì)撞機(jī)上所提供的數(shù)量浩瀚的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)雜而細(xì)致的分析基礎(chǔ)之上取得的。基本粒子的行為遵從量子力學(xué)，同時(shí)各種反應(yīng)和探測(cè)過(guò)程又要受到環(huán)境和條件（背景）的不可控制的影響，因此對(duì)它們的描寫(xiě)充滿隨機(jī)性。比如，對(duì)于兩個(gè)粒子的碰撞或者甚至一個(gè)粒子的衰變，我們不可能確定性地預(yù)言究竟會(huì)發(fā)生什么，而只能給出各種可能結(jié)果的概率。我們必須透過(guò)這些隨機(jī)性，尋求對(duì)于復(fù)雜過(guò)程的清晰了解，從而獲得精確的科學(xué)結(jié)論。正因?yàn)槿绱?，高能物理?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析工作，不僅對(duì)于高能物理實(shí)驗(yàn)家，而且對(duì)于那些密切依靠實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理論家們都是至關(guān)重要的。實(shí)際上，幾乎所有的高能物理的異常精確結(jié)果都是借助于高度技巧的統(tǒng)計(jì)方法得到的。在粒子物理領(lǐng)域，統(tǒng)計(jì)推理是數(shù)據(jù)分析的最基本的步驟。

近年來(lái)，研發(fā)了許多新的統(tǒng)計(jì)技術(shù)以及相關(guān)的復(fù)雜的軟件包。對(duì)于從事高能物理研究的科學(xué)家，盡快掌握這些統(tǒng)計(jì)知識(shí)的需求急速增長(zhǎng)。本書(shū)正是服務(wù)于這一目的。

本書(shū)內(nèi)容共分12章：1. 基本概念（R.Barlow）；2. 參量估計(jì)（O.Behnke and L.Moncta）；3. 假設(shè)檢驗(yàn)（G.Schott）；4. 間隔估算（L.Demortier）；5. 分類（H.Voss）；6. 展開(kāi)（V. Blobel）；7. 約束擬合（B.List）；8. 如何處理系統(tǒng)的不確定性（R.Wanke）；9.理論的不確定性（M.Diehl）；10. 高能物理常用的一些統(tǒng)計(jì)方法（C.Hensel 和 K.Kroninger）； 11. 分析選析（A.Heijboer 和 I.van Vulpen）；12. 在天文學(xué)中的應(yīng)用（H.B.Prosper）。

本書(shū)注重適用性，闡述盡可能具體，各章內(nèi)容中插入了許多特定的設(shè)計(jì)實(shí)例。每章后面都提供了一些練習(xí)題，提示、解答和一些必要的軟件（可以在出版商提供的網(wǎng)頁(yè)上找到）。本書(shū)適用于實(shí)驗(yàn)類型的高能物理相關(guān)專業(yè)的研究生和實(shí)驗(yàn)工作者。

丁亦兵，教授

（中國(guó)科學(xué)院大學(xué)）endprint