对撞机实验与分析

别处效应

如果你只买一张彩票,中奖的机会微乎其微。但如果你买了一千张,那么至少有一张中奖的机会就大得多——尽管每一张单独看仍是渺茫的。别处效应正是把这个道理用到寻峰上:当你在许多可能的质量处搜寻一个新粒子的峰时,某处的随机涨落伪造出一个峰的机会,要远高于在某一个特定质量处出现侥幸的机会。它是你没有预先确定到底要在哪里看,而须付出的统计代价。

确切的问题在这里。假设在某个特定质量处,出现你所看到的那么大涨落的偶然机会只有千分之一。这听起来很了不起。但若你为了在任何地方找到一个鼓包,扫描了一百个彼此独立的质量值,那么这一百个里至少有一个出现千分之一涨落的机会,就大约是十分之一——远没有那么罕见。物理学家把局部显著性(仿佛你只看了鼓包出现的那一处来计算)与全局显著性(已对你到处都看过这一事实做了修正)区分开来。这两个概率之间的比值,叫做试验因子。

别处效应正是为什么一个出现在意料之外质量处、看起来很惊人的鼓包,在算出全局显著性之前会被深深怀疑。许多看似大有希望的苗头——几倍标准差的局部超出——一旦施加了别处效应修正,便缩水到无足轻重,因为实验本就在扫描一个很宽的质量范围。一个坦诚的结论是:显著性并不是鼓包本身的属性;它取决于你搜寻得有多努力、有多广。一项在单个预言质量处预先登记的搜寻则无需这种修正,这正是那些能预先锁定质量的理论预言如此宝贵的原因之一。

2015年,两个LHC实验都在750 GeV附近看到一个诱人的双光子鼓包,局部显著性约为三倍半标准差。在对所搜寻的质量范围施加别处效应修正后,全局显著性弱了许多——而随着2016年数据增多,这个鼓包彻底消失了。

搜寻许多质量,某处总会冒出一个侥幸的峰;试验因子正是用来核算这一点的。

局部显著性总会高估一个鼓包的惊人程度;只有经过别处效应修正后的全局显著性,才应拿去和五倍标准差的发现门槛相比较。

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