本書內(nèi)容吸收我國北京譜儀合作組的大量實驗成果和分析方法，大量引用國內(nèi)外高能物理實驗的分析實例，理論與實驗的緊密結(jié)合是一大特色。本書的內(nèi)容和闡述方式更契合我國科研人員和學生的思維習慣、知識結(jié)構(gòu)和實際需要；對其他書籍較少涉及的實驗分析方法細節(jié)的詮釋較為具體，關(guān)于統(tǒng)計誤差和系統(tǒng)誤差的概念和處理方法的論述有所創(chuàng)新。本書對于第一版增補和修改的主要內(nèi)容：發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象、新粒子的搜尋實驗更能引起高能物理界的興趣，第一版對此類實驗分析只提及一小部分內(nèi)容。本書新增第八章：“發(fā)現(xiàn)”新信號的條件；“排除”新信號存在的條件，給出該新信號存在的上限，即“設限”。在設計搜尋實驗時，對應于一組特定的探測器性能參數(shù)，給出搜尋新信號的靈敏度。B.關(guān)于統(tǒng)計誤差和系統(tǒng)誤差。對第二、三、五、六各章多處相關(guān)的內(nèi)容進行了修改和增補。關(guān)于統(tǒng)計誤差和系統(tǒng)誤差的概念和處理方法的論述有所創(chuàng)新。C.高能物理實驗若利用常規(guī)的極大似然法或最小二乘法進行擬合來確定物理參數(shù)值及誤差，所得的結(jié)果有偏差。利用廣義極大似然法，將泊松分布的信息包含在數(shù)據(jù)與理論預期值的擬合中，才能獲得正確的數(shù)值及誤差。為避免這類錯誤，對相關(guān)內(nèi)容作了修改和補充，強調(diào)應用廣義極大似然法的必要性，并以實例闡述了具體的分析擬合方法。
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目錄
前言
第一版前言
第1章 高能物理實驗測量的統(tǒng)計性質(zhì) 1
1.1 指數(shù)分布物理量 1
1.1.1 不穩(wěn)定粒子的衰變時間 1
1.1.2 不穩(wěn)定粒子的飛行距離 2
1.2 二項分布物理量 3
1.2.1 探測器計數(shù) (I),探測效率 3
1.2.2 粒子反應產(chǎn)物的不對稱性 (I) 4
1.3 多項分布物理量,直方圖數(shù)據(jù) (I) 6
1.4 泊松分布物理量 8
1.4.1 泊松分布,泊松過程 8
1.4.2 放射性衰變規(guī)律 10
1.4.3 粒子反應事例數(shù) 13
1.4.4 探測器計數(shù)(II) 15
1.4.5 粒子反應產(chǎn)物的前后不對稱性(II) 17
1.4.6 直方圖數(shù)據(jù)(II) 18
1.5 正態(tài)分布物理量 19
第2章 高能物理實驗分析概述 21
2.1 實驗數(shù)據(jù) 21
2.1.1 原始數(shù)據(jù)獲取 21
2.1.2 實驗數(shù)據(jù)集 22
2.2 實驗分析的一般步驟 24
2.2.1 事例判選,特征變量和數(shù)據(jù)矩陣 26
2.2.2 事例判選的一般步驟 29
2.2.3 事例判選的截斷值分析法 33
2.2.4 截斷值判選法用于實驗分析實例 42
2.2.5 候選信號事例分布的分析和擬合 47
2.2.6 系統(tǒng)誤差分析 53
第3章 高能物理實驗分析的一些要素 57
3.1 誤差、統(tǒng)計誤差和系統(tǒng)誤差 57
3.1.1 誤差的定義 57
3.1.2 統(tǒng)計誤差的確定 60
3.1.3 系統(tǒng)誤差的來源和歸類 66
3.1.4 各類系統(tǒng)誤差的確定 67
3.1.5 誤差的合并 72
3.2 效率及其誤差 76
3.2.1 探測器探測效率 76
3.2.2 粒子徑跡探測效率 77
3.2.3 事例判選效率 78
3.3 粒子鑒別 80
3.3.1 用于帶電粒子鑒別的特征變量 80
3.3.2 帶電粒子鑒別的χ2方法 85
3.3.3 帶電粒子鑒別的似然函數(shù)方法 86
3.3.4 帶電粒子鑒別的神經(jīng)網(wǎng)絡方法 87
3.4 實驗分布 94
3.4.1 實驗分辨函數(shù) 94
3.4.2 探測效率 100
3.4.3 考慮實驗分辨和探測效率的實驗分布 103
3.4.4 實驗分辨和探測效率的復雜性導致的困難及其解決方法 103
3.4.5 復合概率密度 104
3.4.6 幾種特殊的概率密度 107
3.5 共振態(tài)和不可探測粒子的重建和尋找 110
3.5.1 不變質(zhì)量譜 110
3.5.2 達里茲圖 112
3.5.3 反沖質(zhì)量譜 114
3.5.4 丟失質(zhì)量譜 115
3.5.5 束流約束質(zhì)量譜 115
3.5.6 特征變量Umiss 118
3.6 運動學擬合 121
3.6.1 存在不可測變量的運動學擬合 123
3.6.2 無不可測變量的運動學擬合 128
3.6.3 運動學擬合中的自由度 130
3.6.4 運動學擬合用于粒子鑒別 132
3.7 布雷特–維格納共振公式 132
3.8 信號效率的確定,事例產(chǎn)生子 136
3.8.1 信號效率的確定 136
3.8.2 事例產(chǎn)生子 137
3.9 數(shù)據(jù)控制樣本 139
3.10 信號分布和本底分布的擬合 143
3.10.1 一維分布 143
3.10.2 多維分布 147
第4章 參數(shù)估計 158
4.1 估計量的性質(zhì) 158
4.2 期望值和方差的估計159
4.3 極大似然估計 160
4.3.1 參數(shù)及其方差的常規(guī)極大似然估計 160
4.3.2 直方圖數(shù)據(jù)的常規(guī)極大似然估計 162
4.3.3 擴展極大似然估計 163
4.3.4 不同過程比例的極大似然估計 165
4.4 最小二乘估計 165
4.4.1 參數(shù)及其方差的最小二乘估計 165
4.4.2 直方圖數(shù)據(jù)的最小二乘估計 167
4.4.3 約束的最小二乘估計 168
第5章 區(qū)間估計,置信區(qū)間和置信限 170
5.1 經(jīng)典置信區(qū)間 170
5.1.1 置信區(qū)間的Neyman方法 170
5.1.2 正態(tài)估計量的Neyman置信區(qū)間 173
5.1.3 泊松觀測值的Neyman置信區(qū)間 174
5.2 利用似然函數(shù)作區(qū)間估計,似然區(qū)間.177
5.2.1 單個參數(shù)的似然區(qū)間 178
5.2.2 由巴特勒特函數(shù)求置信區(qū)間 181
5.2.3 多個參數(shù)的似然域 184
5.3 用最小二乘法求置信區(qū)間 186
5.3.1 單個參數(shù)的置信區(qū)間 187
5.3.2 多個參數(shù)的置信域 188
5.4 Neyman區(qū)間、似然區(qū)間和巴特勒特區(qū)間的對比 190
5.5 接近物理邊界的參數(shù)置信區(qū)間 196
5.5.1 經(jīng)典方法的困難 196
5.5.2 F-C方法 200
5.5.3 改進的F-C方法 203
5.5.4 系統(tǒng)誤差的考慮 205
5.6 貝葉斯信度區(qū)間 207
5.6.1 先驗密度 207
5.6.2 系統(tǒng)誤差的處理,冗余參數(shù) 208
5.6.3 貝葉斯區(qū)間估計 209
5.7 二項分布參數(shù)的區(qū)間估計 216
5.7.1 二項分布參數(shù)p的置信區(qū)間 217
5.7.2 由泊松期望值比λ推斷 p 的置信區(qū)間 222
5.8 衰變分支比的估計 223
5.8.1 分支比估計的最小二乘法 224
5.8.2 分支比估計的極大似然法 225
5.8.3 信度區(qū)間和上限的確定,系統(tǒng)誤差的考慮 227
5.8.4 小結(jié) 231
第6章 多個測量值的合并估計 233
6.1 多個測量值的極大似然合并估計 233
6.1.1 各實驗似然函數(shù)已知時的合并估計 233
6.1.2 各實驗似然函數(shù)未知時的合并估計 236
6.2 多個測量值的最小二乘合并估計 241
6.3 分支比多個測量值的合并估計.247
6.3.1 合并估計的最小二乘法 249
6.3.2 合并估計的極大似然法 250
6.3.3 信度區(qū)間和上限的確定,系統(tǒng)誤差的考慮 253
6.3.4 小結(jié) 256
第7章 假設檢驗和統(tǒng)計顯著性 257
7.1 似然比檢驗 257
7.2 擬合優(yōu)度檢驗 259
7.2.1 皮爾遜χ2檢驗 259
7.2.2 科爾莫戈羅夫檢驗 261
7.2.3 斯米爾諾夫-克拉默-馮？米澤斯檢驗 265
7.3 信號的統(tǒng)計顯著性 267
7.3.1 p值 267
7.3.2 信號統(tǒng)計顯著性的定義 269
第8章 搜尋實驗的數(shù)據(jù)分析 276
8.1 引言 276
8.2 搜尋實驗基于似然比檢驗的分析方法 280
8.2.1 新信號的“發(fā)現(xiàn)”和“排除” 280
8.2.2 輪廓似然比作為檢驗統(tǒng)計量 281
8.3 搜尋實驗中的檢驗統(tǒng)計量 286
8.3.1 檢驗統(tǒng)計量tμ=2lnλ(μ) 286
8.3.2 *情形下的檢驗統(tǒng)計量* 287
8.3.3 “發(fā)現(xiàn)”正信號使用的檢驗統(tǒng)計量 q0 287
8.3.4 確定信號上限使用的檢驗統(tǒng)計量 qμ 288
8.3.5 確定上限使用的另一檢驗統(tǒng)計量* 289
8.4 檢驗統(tǒng)計量的近似概率分布 289
8.4.1 PLR的近似分布 290
8.4.2 q0的分布,“發(fā)現(xiàn)信號”顯著性的確定 290
8.4.3 qμ的分布,信號上限的確定 291
8.5 實驗靈敏度 293
8.5.1 根據(jù)檢驗統(tǒng)計量的Asimov值確定信號顯著性中值 294
8.5.2 多個搜尋道的合并 296
8.5.3 確定顯著性中值的誤差帶 297
8.6 示例 297
8.6.1 計數(shù)實驗 298
8.6.2 形狀分析 302
8.7 小結(jié) 305
第9章 盲分析 306
9.1 為什么需要盲分析 306
9.2 盲分析需遵循的原則 307
9.3 盲分析方法及實例 308
9.3.1 信號盲區(qū)方法——稀有衰變和尋找新共振態(tài)的盲分析 308
9.3.2 改善分支比測量精度的盲分析 313
9.3.3 隱蔽參數(shù)法——參數(shù)精確測量的盲分析 313
9.3.4 隱蔽不對稱性分布和不對稱參數(shù)法——不對稱性測量盲分析 315
9.4 結(jié)語和討論 317
第10章 關(guān)于粒子表 318
10.1 數(shù)據(jù)的選擇和處理 318
10.2 均值與擬合.319
10.2.1 誤差處理 320
10.2.2 無約束求平均 320
10.2.3 約束擬合 322
10.3 舍入 324
10.4 討論 324
參考文獻 327
附表 333
索引 402
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