對撞機實驗與分析

別處效應

如果你只買一張彩券,中獎的機會微乎其微。但如果你買了一千張,那麼至少有一張中獎的機會就大得多——儘管每一張單獨看仍是渺茫的。別處效應正是把這個道理用到尋峰上:當你在許多可能的質量處搜尋一個新粒子的峰時,某處的隨機漲落偽造出一個峰的機會,要遠高於在某一個特定質量處出現僥倖的機會。它是你沒有預先確定到底要在哪裡看,而須付出的統計代價。

確切的問題在這裡。假設在某個特定質量處,出現你所看到的那麼大漲落的偶然機會只有千分之一。這聽起來很了不起。但若你為了在任何地方找到一個鼓包,掃描了一百個彼此獨立的質量值,那麼這一百個裡至少有一個出現千分之一漲落的機會,就大約是十分之一——遠沒有那麼罕見。物理學家把局部顯著性(彷彿你只看了鼓包出現的那一處來計算)與全局顯著性(已對你到處都看過這一事實做了修正)區分開來。這兩個機率之間的比值,叫做試驗因子。

別處效應正是為什麼一個出現在意料之外質量處、看起來很驚人的鼓包,在算出全局顯著性之前會被深深懷疑。許多看似大有希望的苗頭——幾倍標準差的局部超出——一旦施加了別處效應修正,便縮水到無足輕重,因為實驗本就在掃描一個很寬的質量範圍。一個坦誠的結論是:顯著性並不是鼓包本身的屬性;它取決於你搜尋得有多努力、有多廣。一項在單個預言質量處預先登記的搜尋則無需這種修正,這正是那些能預先鎖定質量的理論預言如此寶貴的原因之一。

2015年,兩個LHC實驗都在750 GeV附近看到一個誘人的雙光子鼓包,局部顯著性約為三倍半標準差。在對所搜尋的質量範圍施加別處效應修正後,全局顯著性弱了許多——而隨著2016年數據增多,這個鼓包徹底消失了。

搜尋許多質量,某處總會冒出一個僥倖的峰;試驗因子正是用來核算這一點的。

局部顯著性總會高估一個鼓包的驚人程度;只有經過別處效應修正後的全局顯著性,才應拿去和五倍標準差的發現門檻相比較。

又稱
LEEtrials factormultiple-comparisons effect别处效应多重比较效应