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arXiv Summary

July 10

th

, 2024

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2

CMS(1)

arXiv:2407.03223

CMS-HIN-23-013

Observation of double J/ψ meson production in pPb collisions at √s

NN

 = 8.16 TeV

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CMS(1)

arXiv:2407.03223

CMS-HIN-23-013

Observation of double J/ψ meson production in pPb collisions at √s

NN

 = 8.16 TeV

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4

ML(1)

arXiv:2407.03538

Exotic and physics-informed support vector machines for high energy physics

A. Ramirez-Morales et al

In this article, we explore machine learning techniques using support vector machines with 

two novel approaches: exotic and physics-informed support vector machines. Exotic support 

vector machines employ unconventional techniques such as genetic algorithms and boosting. 

Physics-informed support vector machines integrate the physics dynamics of a given high-

energy physics process in a straightforward manner. The goal is to efficiently distinguish signal 

and background events in high-energy physics collision data. To test our algorithms, we 

perform computational experiments with simulated Drell-Yan events in proton-proton 

collisions. Our results highlight the superiority of the physics-informed support vector 

machines, emphasizing their potential in high-energy physics and promoting the inclusion of 

physics information in machine learning algorithms for future research.

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5

ML(2)

arXiv:2407.06788

A unified machine learning approach for 

reconstructing hadronically decaying tau leptons

Laurits Tani et al.

Tau leptons serve as an important tool for studying the production of Higgs and electroweak 

bosons, both within and beyond the Standard Model of particle physics. Accurate 

reconstruction and identification of hadronically decaying tau leptons is a crucial task for 

current and future high energy physics experiments. Given the advances in jet tagging, we 

demonstrate how tau lepton reconstruction can be decomposed into tau identification, 

kinematic reconstruction, and decay mode classification in a multi-task machine learning 

setup.Based on an electron-positron collision dataset with full detector simulation and 

reconstruction, we show that common jet tagging architectures can be effectively used for 

these subtasks. We achieve comparable momentum resolutions of 2-3% with all the tested 

models, while the precision of reconstructing individual decay modes is between 80-95%. This 

paper also serves as an introduction to a new publicly available Fu{\tau}ure dataset and 

provides recipes for the development and training of tau reconstruction algorithms, while 

allowing to study resilience to domain shifts and the use of foundation models for such tasks.

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6

Other(1)

arXiv:2407.04897

QCD Masterclass Lectures on Jet Physics and Machine Learning

Andrew J. Larkoski

These lectures were presented at the 2024 QCD Masterclass in Saint-Jacut-de-la-Mer, France. 

They introduce and review fundamental theorems and principles of machine learning within 

the context of collider particle physics, focused on application to jet identification and 

discrimination. Numerous examples of binary discrimination in jet physics are studied in 

detail, including H→bb¯ identification in fixed-order perturbation theory, generic one- versus 

two-prong discrimination with parametric power counting techniques, and up versus down 

quark jet classification by assuming the central limit theorem, isospin conservation, and a 

convergent moment expansion of the single particle energy distribution. Quark versus gluon 

jet discrimination is considered in multiple contexts, from using additive, infrared and 

collinear safe observables, to using hadronic multiplicity, and to including measurements of 

the jet charge. While many of the results presented here are well known, some novel results are 

presented, the most prominent being a parametrized expression for the likelihood ratio of 

quark versus gluon discrimination for jets on which hadronic multiplicity and jet charge are 

simultaneously measured. End-of-lecture exercises are also provided.