4レプトン・ペアリング監査CMS Open Data
mZ = 91.2 GeV·固定 101 事象·ジェネレータ記録一致 59 / 101·§5j 分割 79 + 22

トイ崩壊識別可能性 → CMS Open Data 4レプトン・ペアリング監査

結論(Bottom line)

これは二部構成の研究記録である。
Stages 1–3
は、崩壊履歴 X→Y1Y2→4粒子 が直接4体崩壊と区別できなくなる条件を調べる、純粋なトイモデルによる研究である。
Stage 4 は、同じ 91.2 GeVに最も近い(closest‑to‑Z) ペアリング・ヒューリスティックを CMS 2012 Open Dataに適用。Stage 4の中心的な知見は、101件の同フレーバー(4e/4mu)シミュレーション事象において、closest‑to‑Z規則が ジェネレータの内部管理記録(bookkeeping)59/101(58.4%) で一致し、42/101 で不一致となったこと、そしてその点推定の95%区間は依然 として偶然(0.5)を含む、というものである。
58.4%はジェネレータ内部記録との一致率を表すものであり、物理的正確度を意味するものではない。同一フレーバーの4レプトン終状態では、ジェネレータ履歴は複数あり得る内部管理上の選択の一つである。
実データ部分は、26件の4レプトン候補の探索的確認、Zピークの検証、120–130 GeVの4候補に対する選択条件の軽微な強化からなり、解析パイプラインの動作確認を目的としている。
42件の不一致すべてを対象とした完全なアンセストリ監査(§5m)では、すべての母/娘エッジを追跡し、0/42件のペアリング・ラベル変更、0/42件の曖昧ラベルという結果となった — これはラベルの構築方法を検証するものであり、唯一の物理的ペアリングを示すものではないため、59/101の一致率は変わらない。続く公式JHUGenMELA干渉監査(§5n)では、同じ固定101事象について、42件の不一致事象での相対的な同種レプトン干渉が中央値 +4.54%、59件の一致事象では +10.03% となり、その差は −5.49ポイントで、ブートストラップ区間 [−15.80, +6.16] は0を余裕を持って含む — このサンプルは干渉が不一致を説明するという安定した証拠を与えない。
3件の小規模な検出器共分散に関する追加検証も行った。3事象の局所ハイブリッド共分散ベンチマーク(§5o)と関連する91件完全ケーススクリーン(§5p)では、評価できた2事象について厳密な非線形境界距離は局所線形推定の0.4%以内にとどまった。前向きでtarget-unseenな2事象パイロット(§5q)では、固定した二次補正が両事象で線形補正より優れていた(絶対誤差は4eで0.0173σ vs 0.306σ、4muで0.000343σ vs 0.0228σ)。より大規模で事前に固定したfixed-16拡張(§5r) — チャンネルあたり独立ファイル候補8件、NA代入なし — では、機械的に14件のペア事象(4e 8、4mu 6)を比較し、二次補正が線形補正を14/14で上回り、median DeltaE = 0.0794076、14件全ての符号付き残差が正となった。いずれも大域的な検出器共分散距離、測定されたペアリング誤り確率、母集団規模の偏り、あるいは唯一の物理的ペアリングを確立するものではなく、意図的に選定された近距離コホートに対する局所的で小規模サンプルの感度チェックにとどまる。


1. 研究課題

相互に関連する二つの問い。

  1. トイ(Stages 1–3): 制御可能な人工ジェネレータ+検出器のもとで、どの共鳴幅で逐次崩壊履歴が復元不能になるか — A/B分類としても正しい4粒子ペアリングとしても — そして どの 情報が最初に失われるか。
  2. Open Data(Stage 4): 固定したclosest‑to‑ZヒューリスティックをCMSシミュレーション4レプトン事象に適用したとき、ジェネレータ由来ラベルとどれだけ一致するか。そして決定的に、そのラベルは同一フレーバー終状態にとってそもそも妥当な正解(ground truth)なのか。

2. プロジェクト・タイムライン

# ステップ 内容 出典
1 Stage 1 トイ 人工 X→4p(A)vs X→Y1Y2→4p(B);RAMBO+トイ検出器;幅/欠損率等による識別可能性 artificial_four_particle_decays_README.md
2 Stage 2 構造化直接A、相対論的広幅B、粒子マージ、条件付き vs ドメインシフト、稀少信号指標 STAGE2_FINAL_REPORT.md
3 Stage 3 幅が増すにつれて崩壊履歴情報が失われる順序 STAGE3_FINAL_REPORT.md
4 Stage 4 事前準備 CMS Open Data H→ZZ→4l 設計;固定選択/重み;簡易ランナー;TLS/XRootDのgo/no‑go stage4_cms_open_data_README.md
5 Stage 4T 真値検証 固定1,000 AODSIM事象;reco ペアリング vs ジェネレータ由来 truth_validation_README.md, truth_summary.json
6 Failure atlas(101) 59/101一致、42件の不一致を特徴づけ FAILURE_ATLAS_REPORT.md, events_101.csv
7 ラベル妥当性監査 42件の不一致のジェネレータ・ラベルはそもそも信頼できるか? LABEL_VALIDITY_AUDIT.md
8 Top‑10 アンセストリ・カナリア(小規模検証) 最大ギャップ上位10件の完全な家系図 TOP10_CANARY_REPORT.md
9 実データ小 20万件の実Run2012B事象 → 26件の4レプトン候補 cms-real-data-small_REPORT.md, summary.json
10 Zピーク・カナリア(小規模検証) ee と μμ で既知のZピークを再構築 z-peak-canary_REPORT.md, summary.json
11 厳しい選択条件(125 GeV) 120–130 GeVの4候補に対する選択条件の軽微な強化 strict-cuts-125gev_REPORT.md, selected_electrons.csv
12 ペアリング規則強度スキャン オンシェルZ重み w に対する選択の感度 pairing-rule-strength-101_REPORT.md, event_classification_101.csv
13 物理的ペアリング規則 物理的動機を持つ三規則の一致 physical-pairing-rules-101_REPORT.md, rule_agreement_counts.csv
14 2つの質量規則境界事象 オンシェルZと対称プロパゲータ規則が不一致となる唯一の2/101事象 two-mass-rule-edge-events_REPORT.md, two_events.csv
15 ペアリング規則ジオメトリ(最終まとめ) 4×4規則一致、四者投票分割、質量規則決定境界 — 既存結果の可視化であり新規解析なし final-pairing-geometry-101_REPORT.md, final_pairing_geometry.png
16 最小可観測摂動監査 各規則の選択を反転させる最小の固定1次元 pT/eta/phi 摂動 minimum-observable-perturbation-101_REPORT.md, event_minimum_perturbations_101.csv
17 脆弱事象/候補値監査 最も不安定な事象とその候補ペアリング値のランキング fragile_event_rankings.csv, top10_pairing_candidate_values.csv
18 局所多変量境界監査(4事象) 選定4事象の12次元正規化 pT+角度 境界距離 local-multivariate-boundaries-top4_REPORT.md, local_boundary_results.csv
19 181002 と 181079 の比較 最も縮退した2事象の記述的な勾配/ジオメトリ比較 comparison-181002-181079_summary.json, event_level_comparison.csv
20 Δm分布(全101) 2つのZ1候補質量の差の分布 delta-m-distribution-101_REPORT.md, event_delta_m_101.csv
21 Δmビン別規則挙動 固定Δmビンごとの規則一致と反転挙動 delta-m-bin-rule-behavior-101_REPORT.md, delta_m_bin_rule_behavior.csv
22 連続的な局所pT境界ジオメトリ(全101) fractional‑pT座標での局所線形境界距離とΔmとの関係 delta-m-local-pt-boundary-101_REPORT.md, event_local_pt_boundary_101.csv, structural_correlations.csv
23 解析的 fractional‑pT 勾配監査 固定101事象すべてに対するオンシェル・スコア差勾配の閉形式による説明。有限差分による照合と、独立した保存レプトン質量による厳密微分チェックを含む;fractional‑pT座標、η・φ固定、現在選択されているZ1ペアを固定 analytic-gradient-audit-101_REPORT.md, DERIVATION.md, analytic_vs_finite_difference_101.csv, summary.json
24 固定5事象 pT投影不確かさカナリア 部分的な実現可能性チェック:固定AODSIMが持つレプトンごとのpT不確かさを、選定5事象について§5jのスコア差勾配に投影;pT限定、η/φ固定、レプトン間共分散ゼロ、局所線形ガウス近似 — 完全な検出器考慮指標ではない detector-aware-canary-5_REPORT.md, summary.json, pt_projected_event_metrics.csv, selected_lepton_uncertainty_diagnostics.csv
25 固定101件不確かさ利用可能性監査 選択された404レプトン全てについてレプトンごとの保存不確かさの有無を全数監査;candidateP4Kind=2 && p4Error==0 が10/168電子(10/42 4e事象)で見つかった;236/236ミューオンが利用可能;91/101事象で完全に利用可能 uncertainty-availability-audit-101_REPORT.md, summary.json
26 チャンネル別pT投影と代替誤差モデルの感度分析 91件の公式不確かさ利用可能事象(4e/4muを分離)に対する完全ケースpT投影に加え、電子欠測10件に対する4種の明示的代替誤差モデル — 感度分析であり、公式誤差の復元ではない pt-projection-sensitivity-101_REPORT.md, summary.json
27 独立ファイル1000生事象による利用可能性再現 同一データセットの別AODSIMファイル;最初の1000生事象;kind=2 && p4Error==0 が6/248電子(6/62 4e事象)で発生;固定101事象とのEventID重複は0 independent-availability-replication_REPORT.md, summary.json
28 プール416電子の共変量重複診断 プールした416電子(kind=1 400 / kind=2 16)についての連続共変量ECDF重複とシード種別サポート;カテゴリ的なシード分離は完全に残存 overlap-diagnostic-416_REPORT.md, summary.json, continuous_overlap_summary.csv
29 42件不一致の完全アンセストリ監査 すべての不一致EventIDに対する母/娘グラフの全数監査;全母変更0件、Zコピー圧縮変更0件、曖昧ラベル0件;59/101は変わらず ANCESTRY_AUDIT_42_REPORT.md, summary_42.json, event_label_comparison.csv
30 公式JHUGenMELA干渉監査(101) 固定101事象すべてに対する完全な同フレーバー行列要素と、2つの強制ペアリング異フレーバー対照;不一致42件 vs 一致59件の比較;追加のcmsRunなし REPORT.md, results_101.csv, group_comparison.csv
31 固定3事象の局所ハイブリッド共分散ベンチマークと4muの完了テスト (ln pT, eta, phi)における4e/4muの別個の扱いと利用可能なレプトン内共分散;電子欠測1事象はNAのまま;当初未完了だった4mu SLSQPは新規12D解析ヤコビアンが有限差分チェックに合格した後に完了した ローカルCodex成果物 detector-aware-3event-benchmarkmuon-182137-analytic-jacobian-completion-test(本README添付には未収録)
32 前向き2事象二次exact-ray予測監査(Stages P/T/C) ターゲット生成前に独立ファイルの4e事象1件と4mu事象1件を固定;Stage Pが二次予測を保存、Stage Tがexact-rayターゲットを独立に生成、Stage Cが採点せずに封印された成果物を比較 ローカルCodex成果物 prospective-two-event-quadratic-ray-audit-v3prospective-two-event-quadratic-ray-audit-stage-t-v1prospective-two-event-quadratic-ray-audit-stage-c-v1(本README添付には未収録)
33 fixed-16前向き二次exact-ray拡張(Stages P/T/C) チャンネルあたり8候補を保持しNA代入なし;予測・ターゲット段階をそれぞれ独立に封印;PREDICTED ∩ TARGETEDを機械的に比較;14件のペア事象、全14件が改善 ローカルCodex成果物 fixed16-quadratic-ray-audit-stage-p-v2fixed16-quadratic-ray-audit-stage-t-v2fixed16-quadratic-ray-audit-stage-c-v1(本README添付には未収録)

3. データ、固定範囲、事象数

部分 データ 固定スコープ 事象数
Stages 1–3 人工 RAMBO / トイ振幅 — 実在粒子なし seed 20260802 等;mX=500, mY=150 50,000/仮説(Stage 1);合計1,680,000(Stage 3)
Stage 4T 真値 CMS Open Data AODSIM SMHiggsToZZTo4L_M‑125(record 9356) 入力ちょうど1,000事象、DeltaR<0.1 reco–gen マッチ 1,000 → 200 四レプトン → 101 同フレーバー
実データ小 Run2012B 縮約NanoAOD(処理済み簡易出力) 20万件の処理済み事象;新規ダウンロード0 26候補;うち4件が120–130 GeV
Zピーク・カナリア Run2012B 実データ 2ファイル × 4層 × 5,000 = 40,000 固定事象 4,191 ダイレプトン候補
厳しい選択条件 同一固定 quick_candidates.csv(SHA‑256 D9F9…462D 区間 [0,2,3]、75,000事象 同一の4候補
不確かさ利用可能性(§5l) 同一の固定101 AODSIM事象をcmsRunで再処理 101事象 404選択レプトン(電子168+ミューオン236);91/101が完全利用可能
独立ファイル再現(§5l) 別のAODSIMファイル、同一H→ZZ MCデータセット 最初の1,000生事象;固定101事象とのEventID重複0 121件が適格 → 62 4e(248電子)+ 59 4mu
JHUGenMELA干渉監査(§5n) 同一の固定101 AODSIM事象から保存された再構成四元運動量 厳密に101同フレーバー事象;崩壊のみの生行列要素;追加のcmsRunなし 42件不一致+59件一致;404レプトン行
局所ハイブリッド共分散ベンチマーク(§5o) 同一の固定AODSIMサンプルから保存された選択レプトンの運動学と共分散内容 厳密に3件の選定EventID;追加のcmsRunなし 4e×2+4mu×1;4e1件は受理、4e1件は誤差欠測でNA、4muは1件を適応的に完了
fixed-16二次拡張(§5r) 同一H→ZZ MCデータセットの独立AODSIMファイル;固定した局所ハイブリッド共分散と固定ray 固定した除外の後、チャンネルあたり最小の適格d_lin事象8件;代入なし 16件固定:Stage P 15件予測/1件NA;Stage T 14件ターゲット/2件NA;Stage C 14件ペア/2件NA

Stage 4を通じて用いた固定物理定数:mZ = 91.2 GeV、スコア S = ((mZ1−91.2)/10)²、 softmax T = 1.0、reco–gen DeltaR < 0.1truth_summary.json)。


4. 手法と主な固定条件


5. 主要結果

5a. トイ識別可能性(Stages 1–3)

Stage 1 full RF テストAUC(A vs B、幅なし) 0.9992 人工のみ、発見ではない
Stage 2 条件付きAUC(Γ/m = 0.60 0.5189 大きい幅で偶然へ低下
Stage 3「最初に失われる履歴」 best‑second ギャップが最初に崩壊(Γ/m=0.3で ~196 → ~4.4) ペアリングはA/B分類より長く残る
Stage 3 ペアリング正確度(Γ/m=0.6、トイ) 0.6831 偶然1/3より依然上

分類可能性と履歴ペアリング可能性は 異なる情報であり、同時には消えないSTAGE3_FINAL_REPORT.md)。すべての値は人工ジェネレータ/検出器に条件付けられており、実過程の存在や発見感度を 示すものではない

5b. Stage 4 — closest‑to‑Z vs ジェネレータ記録(101事象)

チャンネル 一致 / n 一致率 厳密95% CI p vs 0.5
全同フレーバー 59 / 101 0.584 [0.482, 0.681] 0.111
4e 26 / 42 0.619 [0.456, 0.764] 0.164
4mu 33 / 59 0.559 [0.424, 0.688] 0.435

95%区間は偶然(0.5)を含むため、この固定サンプルだけでは規則が偶然を上回るとは判断できない。
42件の不一致はいずれも単なる僅差ではなく、ジェネレータ記録に基づくペアリングでも、よりオンシェルに近いZ候補が91.2 GeVから20 GeVを超えて離れている(FAILURE_ATLAS_REPORT.md)。

5c. ラベル妥当性監査

保存済みROOTには mother(0) から導かれたZ/Hインデックスのみが記録されており — 母数、ステータス、ジェネレータ四元運動量は含まれまない。これらのファイルだけからは、42件のラベルが正しいとも誤りとも確認できない。
現在の排他的な主分類は D = 42, A = 0, B = 0, C = 0(D = 保存情報では 判定不能)(LABEL_VALIDITY_AUDIT.md)。 最大ギャップ上位10件の失敗に対する完全家系図カナリアでは、全母探索やZコピー圧縮のもとで 0/10 のラベル変化しか見つからず、これらのラベルは内部的に整合していた。
カナリアの主分類はC = 10 で、内部管理記録としては整合しているが、同一レプトンに対する唯一の物理的ペアリングを定めるものではない(TOP10_CANARY_REPORT.md)。

5d. ペアリング規則強度スキャン

C(w)=w·d1²+(1−w)·d2² の重み w∈[0.5,1.0]w=1 は従来のZ1のみ):

分類 件数
安定 65 / 101
規則依存 34 / 101
僅差(w=1≤1 GeV 2 / 101
[0.5,1.0] に解析的反転点を持つ事象 35

ジェネレータ記録との一致は w=0.50 で54/101、w=1.00 で59/101。スキャンの 最大 は60/101 だが、これは 同じ101事象上での事後的な最大 であり、性能改善を示す結果としては扱わない(pairing-rule-strength-101_REPORT.md)。

5e. 物理的動機を持つ三規則

オンシェルZ 対称プロパゲータ コンパクトΔR
オンシェルZ 101 99 23
対称プロパゲータ 99 101 23
コンパクトΔR 23 23 101

三規則すべてが一致するのは 22/101。ジェネレータ記録との一致:オンシェルZ 59/101、対称 プロパゲータ 59/101、コンパクトΔR 43/101。
これらは説明可能な固定 ヒューリスティック であり、 完全な H→ZZ*→4l 行列要素ではない(対称プロパゲータ規則はプロパゲータのみ:位相空間、 結合、スピン相関、同一粒子干渉を含まない) (physical-pairing-rules-101_REPORT.md)。

5f. 質量ベース規則が不一致となる2事象

オンシェルZと対称プロパゲータ規則は99/101で一致する。例外の2件は、両者が異なるペアリングを選ぶ 唯一の同フレーバー事象である。いずれも m(4l) ≈ 125 GeV 付近の4e事象であり、同時に2つの~91 GeV Z候補は運動学的に不可能 — 不一致は、わずかによりオンシェルらしいZ1と、より高いZ2質量との トレードオフであり、時にはより角度的にコンパクトなペアリングを伴う。

事象 オプション ペアリング mZ1, mZ2 [GeV] 平均ペアΔR 選択規則
1:604:181002 A 0-1|2-3 69.92, 46.95 2.504 対称プロパゲータ;ジェネレータ記録
1:604:181002 B 0-3|1-2 70.84, 29.13 2.138 オンシェルZ;コンパクトΔR
1:608:182172 A 0-2|1-3 49.86, 40.20 1.878 対称プロパゲータ;コンパクトΔR
1:608:182172 B 0-3|1-2 53.30, 32.20 2.067 オンシェルZ;ジェネレータ記録

5g. ペアリング規則ジオメトリ(最終まとめ)

上記の規則比較結果を統合したビュー — 既存数値の可視化であり、新規解析、物理法則、性能向上ではないfinal-pairing-geometry-101_REPORT.md)。
4×4一致行列は §5b/§5e を再現する(ジェネレータ記録 vs オンシェルZ/対称プロパゲータ/コンパクトΔR = 59 / 59 / 43;2つの質量規則は99/101で一致;各質量規則はコンパクトΔRと23/101のみ一致)。唯一の 新しい内訳は、事象ごとに4規則がどう投票するかである:

投票分割 事象数
4‑0 12
3‑1 56
2‑2 33

有効なOSSFペアリングは事象あたり 2 通りしか存在しないため、四者(ABCD)分割は不可能である。
決定境界パネルは各事象を Δ(d1²) vs Δ(d2²) 座標に配置する(単一の選択された (mZ1, mZ2) では なく、2つの候補マッチングの 間の 差);重み w の質量規則は直線 w·Δd1² + (1−w)·Δd2² = 0 を越えて反転し、点は固定分類(安定65、規則依存34、僅差2)で色付けされる。
ここでの規則の一致・不一致は物理的な正誤を 意味せず、ジェネレータ記録は内部参照であり、観測可能な規則や唯一の 物理的真値ではない。

5h. ペアリング安定性、質量縮退、局所境界ジオメトリ

以下はすべて 同一の固定101事象に対する派生解析 である。 新規ダウンロード、新規CMS処理、独立した検証サンプルはない。摂動は人工的な数値ストレステストであり、その幅はCMS検出器の分解能・校正・系統不確かさでは なく、種別ごとの分解能モデルも用いていない。

固定1次元摂動監査。 探索範囲は、共通pTスケールと単一レプトンpTに対して±20%、単一レプトンの etaまたはphiに対して±100 mrad。この範囲内でオンシェルZ反転が見つかったのは、共通pTで 6/101、 単一レプトンpTで 5/101、単一レプトンetaで 5/101、単一レプトンphiで 3/101 事象。
これらは 指定した1次元族内 の最小値であり、大域的多次元距離ではない。境界が見つからなかった事象が、境界から無限に遠いと主張するものではない (minimum-observable-perturbation-101_REPORT.md)。

稀なΔmテール。 Δm = |mZ1,A − mZ1,B|relative Δm = Δm / ((mZ1,A + mZ1,B)/2) として、 101事象の絶対Δmは最小 0.882 GeV、中央値 36.936 GeV、最大 77.051 GeV

事象 Δm relative Δm 順位 m4l
1:604:181079 0.882 GeV 1.236% 1/101 122.897 GeV
1:604:181002 0.915 GeV 1.300% 2/101 126.891 GeV

このサンプルは全てM‑125ヒッグス信号MCなので、縮退が125 GeV付近に集中することを示すものでは なく、118–130 GeV外の事象は実験的背景サイドバンドでは ないdelta-m-distribution-101_REPORT.md)。

固定Δmビン挙動(率だけでなく件数 — 最初のビンは極小):

Δmビン n ±20%内のオンシェル単一pT反転
<1 GeV 2 2/2
1–2 GeV 1 1/1
2–5 GeV 2 2/2
5–10 GeV 6 0/6
≥10 GeV 90 0/90

Δm < 5 GeV の5事象すべてが単一レプトンpT ±20%監査で反転し、Δm ≥ 5 GeV の96件はいずれも反転しなかった。
これは 構造的に予期される — ΔmはオンシェルZの決定マージンそのものと密接に関係するためであり、独立した予測・発見的結果ではない。
5 GeVの区切りは 事前登録されておらず、自然な物理的閾値でもない。付随する検定は探索的で未補正である (delta-m-bin-rule-behavior-101_REPORT.md)。

連続的な局所pT境界。 4レプトンについて分数座標 u_i = ΔpT_i / pT_i を用い、 d_local = g(0) / ‖∇_u g(0)‖₂g は非選択マッチングと選択マッチングの間のオンシェル・スコア差) とすると:79/101 事象は両方の候補Z1質量が91.2 GeV未満で、22/101 はそれを跨ぐ。
79件の同側事象ではΔmがオンシェル・スコアマージンと代数的に等しい。局所境界距離とのSpearman相関:

部分集合 指標 ρ
全101 絶対Δm 0.8388
全101 相対Δm 0.8996
同側79 絶対Δm 0.9832
跨ぎ22 絶対Δm 0.8532
4e (42) / 4mu (59) 絶対Δm ≈0.834 / ≈0.838

この強い相関は 主に構造的であり、独立した検証ではない。Δmは79件の同側事象で分子を供給し、残りのばらつきは事象固有の勾配ノルムに由来する。
跨ぎ事象ではΔmは厳密なスコアマージンでは なく、実際のスコアマージンの方が局所距離をより直接的に追う。最も近い2事象について、1:604:181079 は 線形局所pT L2で 1.748%(非線形境界1.748%、順位1/101)、1:604:1810021.838% (非線形1.838%、順位2/101) — 線形/非線形の一致は0.01%より良い。
非線形境界はレプトンごと±20%箱内の 16 局所候補で確認された。残りの遠い線形外挿を厳密な大域最小と 解釈すべきではないdelta-m-local-pt-boundary-101_REPORT.md)。

4事象多変量監査 — 異なる座標系。 先行のトップ4監査は正規化 12次元 座標(pT変化 ÷ 20%; eta/phi変化 ÷ 0.1 rad)を用い、pTと角度を協調的に動かした。
したがってその「複合監査距離」と当該表に記載されたpT/角度成分は 複合pT+角度解 に属し、後のpTのみL2距離に対する競合値では ないlocal_boundary_results.csv 内の 181079181002pTのみ 行は、後の値 ≈1.748% と ≈1.838% を再現する。一方、トップ4まとめのより小さいpT値(≈1.577% と ≈1.485%)は同時の角度成分を伴う(local-multivariate-boundaries-top4_REPORT.md)。

181002 と 181079。 この2事象は、全101中で絶対・相対Δmが最小の2値、最短の局所オンシェルpT境界距離2つ、両候補が91.2 GeV未満、m4lが125 GeV付近、という点を共有する。
保存された勾配比較は、同一インデックスの内部管理ラベルを用いて約 0.845 のコサイン類似度を与える。
事象間のレプトンインデックスは順列不変な物理的対応ではないため、これは 記述的類似性にすぎず、2事象が物理的クラスを成す証拠ではない(comparison-181002-181079_summary.json)。

5i. 実データ解析パイプライン

チェック 結果
4レプトン候補(20万件の実事象、新規DL 0) 27生 → 固定ストリーム振り分け後 26(4e=22, 2e2mu=4)
120 ≤ m(4l) < 130 GeV の候補 4 — 背景推定と正式な電子IDがないため、ヒッグス事象とは判定していない
Zピーク検証(40,000固定事象、4,191候補) ee フィット中心 91.25 GeV、μμ 90.79 GeV(既知91.2 GeV比)
120–130 GeVの4候補に対する選択条件の軽微な強化 0 / 4 が全条件を同時に満たす;これらの条件は正式な電子IDを構成するものではない

入力品質フラグ: 4候補中16の選択電子のうち、14個は欠損値センチネル −999 のisolationisolation_available = False)を持っていた。元の isolation < 0.40 カットは −999 を通過するため、これらの候補ではisolationは実質的に無効化されていた(strict-cuts-125gev_REPORT.mdselected_electrons.csv で確認)。

5j. 解析的 fractional‑pT 勾配監査

本節は、§5hで用いたオンシェル・スコア差の局所勾配を閉形式で説明し、固定101事象すべて で評価する。スコープは意図的に限定している:

構造。 事象の競合する2つのZ1ペアリングは ちょうど1本のレプトンを共有 する。4つのfractional‑pT座標を (shared, other-only, chosen-only, unused) の順に並べ、2つの候補Z1質量を m_a(「other」マッチング)と m_b(「chosen」/選択マッチング)と書き、オンシェル符号を q_k = sign(m_k − m_Z) とすると、質量ゼロの閉形式は次を与える:

grad g = 1/2 ( q_a m_a − q_b m_b,  q_a m_a,  −q_b m_b,  0 )

したがって勾配ノルムは プラス符号 の閉形式に従う — 3つの二乗項はすべて 加算 される:

||grad g||^2 = 1/4 [ m_a^2 + m_b^2 + (q_a m_a − q_b m_b)^2 ],   q_k = sign(m_k − m_Z).

79件の同側(both‑below)事象では共有項は質量 q_a = q_b);22件の跨ぎ 事象では質量 q_a ≠ q_b)となる。2つの固有レプトン成分(q_a m_a−q_b m_b)は常に存在する。

どの質量が入るか。 主たる閉形式は、質量ゼロ四元ベクトル から得た候補質量 m0_a, m0_b を 用いる。保存された電子/ミューオン静止質量 から計算した微分は、保存有限差分に対する 独立な照合として別途保持 し、主たる式としては用いない。
質量ゼロ形式が主たるものである理由は解釈可能性 — 質量ゼロ極限のみが上記の簡潔な二質量表現へ簡約される — であり、正確度ではない:保存質量微分の方が正確で、保存有限差分と~1e-8で一致するのに対し、質量ゼロ形式は~1e-3の水準でそこから離れる(下の誤差表を参照)。

固定スコープと構造チェックsummary.jsoninternal_z1_branch_audit.csv より):

チェック
固定事象 101
both‑below事象 79
跨ぎ事象 22
baseline選択の不一致 0
質量ゼロモデルへの切替後の選択Z1ペアの変化 0
選択ペアの q 符号変化 0
原点での厳密な内部Z1同点 0
各座標 ±1e-4 有限差分ステンシル内の選択ペア切替 0
最大差:閉形式ノルム vs 解析4成分のノルム 1.4210854715202004e-14

厳密保存質量微分 vs 保存有限差分(独立照合、404成分):

指標
成分RMS絶対誤差 2.6443607718971793e-09
成分最大絶対誤差 1.923128678527064e-08
事象ベクトルの最大相対誤差 4.475563013813169e-10

質量ゼロ解析近似 vs 保存有限差分(404成分):

指標
成分RMS絶対誤差 3.6273790441550404e-04
成分最大絶対誤差 2.352876117170055e-03
最大成分相対誤差(参照成分 > 1e-12 のみ) 2.3629231766061218e-04
事象ベクトルの最大相対誤差 4.16342873822614e-05

したがって保存質量微分は保存有限差分と~1e-8以上の精度で一致し、質量ゼロ近似は~1e-3の水準で そこから離れる。両者の差は、数値有限差分残差から分離された有限保存質量補正である (error_metrics.csv)。

共有レプトンの寄与。 以下の「共有成分の割合(shared‑component fraction)」は、共有座標が 二乗 勾配ノルムに占める割合であり、勾配振幅の割合では ないcomponent_contribution_summary.csv, side_class_comparison.csv):

クラス 事象数 平均 保存FDノルム 中央 保存FDノルム 二乗ノルムに占める平均共有割合 中央共有割合
同側 / difference 79 49.83110501073093 52.330996933004016 0.12484488654354996 0.10176327590951395
跨ぎ / sum 22 85.74566110595714 87.15635311591495 0.631631434092001 0.6432211204389451

解釈(スコープ限定): これらのfractional‑pT局所座標において、同側事象では共有成分が質量 として入り大部分が相殺され、跨ぎ事象では質量 として入り加算される。
これがこの固定サンプルで跨ぎ事象がより大きい勾配ノルムを持つ理由である。これは、固定局所座標内での2つの選択候補質量と共有レプトン・トポロジーに関する言明にすぎない。

§5h 同側相関との関係。 完全な質量ゼロ同側モデル では g(0) = Δm かつ ‖∇g‖ = ½√(m_a² + m_b² + Δm²) なので、局所境界距離は厳密に d = 2Δm / √(m_a² + m_b² + Δm²) に還元される(質量ゼロ質量と質量ゼロΔmを用いる)。 これは厳密な質量ゼロモデルの還元 である;§5hの保存された 有限質量 有限差分距離に対しては、数値的に検証された 近似 であって恒等式ではない(保存された解析は保存された電子/ミューオン質量を持つ)。
したがってこれは強い同側Δm–距離関係を 構造的に 説明するが、それ自体で観測された Spearman ρ = 0.9832 を数学的に決定するものでは ない。候補質量スケール m_a² + m_b² も事象ごとに変動するためである。

代入例target_examples_181079_181002.csv より)。以下の勾配ベクトルは 物理的レプトンインデックス順 (u0, u1, u2, u3) で表示しており、上式の正準順 (shared, other-only, chosen-only, unused) では ない。事象ごとのインデックス対応を各例に併記する。

1:604:181002 — 質量ゼロ other/chosen 質量 69.92313036889585 / 70.83805787655506 GeVq_other = q_chosen = −1(共有項は差);インデックス shared=0, other-only=1, chosen-only=3, unused=2:

1:604:181079 — 質量ゼロ other/chosen 質量 70.89208275962014 / 71.77380860949629 GeVq_other = q_chosen = −1(共有項は差);インデックス shared=2, other-only=1, chosen-only=3, unused=0:

上記2例はいずれも 4e 事象であり、質量ゼロ近似が最も良く効く場合である(質量ゼロ vs 有限差分のベクトル相対誤差は~8e-8および~3e-8)。
代表的な 事象は、近似誤差がミューオン質量に支配される ため、典型的な — そして最悪の — 質量ゼロからの乖離を示す:

1:604:180905、同側;質量ゼロ other/chosen 質量 24.621186397148737 / 88.6468016747457 GeVq_other = q_chosen = −1(差);インデックス shared=3, other-only=0, chosen-only=1, unused=2:

したがってこの事象では、厳密保存質量微分は保存有限差分を~1e-10で再現する一方、質量ゼロ形式はノルムの5桁目で異なる — 解釈可能性/正確度のトレードオフを具体化したものである。

候補内 Z1 分岐監査。 固定局所領域内では:

202候補マッチング にわたり、局所線形の内部分岐距離は 0.9527% から 133.44% L2に及び、事象ごとに最も近い分岐を取ると 0.9527% から 114.87% に及ぶ。
これらは 局所線形推定であり、検証された妥当半径ではない ため、大きな値を厳密に分岐のない近傍と 解釈すべきではない
0.9527%の最小値が最も狭い局所領域であり、±1e-4ステンシルの十分外側にとどまる。
この値は内部分岐距離の局所線形推定であり、厳密な非線形分岐距離ではない。また閉形式が内部Z1分岐を越えて通用することを主張するものでもない (internal_z1_branch_audit.csv)。

5k. 固定5事象 pT投影不確かさカナリア(小規模検証)

これは部分的な実現可能性の結果であり、完成した検出器考慮解析ではない。このカナリアはcmsRun(CMSSW_5_3_32、推奨解析リリース)を選定5件のEventIDに対して実行し、一つの限定的な問いに答えるものである:保存されたペアリングのレプトンについて、レプトンごとの運動量不確かさが固定2012 AODSIM内に実際に存在するか、そして§5jのオンシェル・スコア差方向に投影できるか。 これはpT投影不確かさカナリアであり、完全な検出器考慮指標ではないdetector-aware-canary-5_REPORT.mdsummary.json)。

範囲と方法。 この指標はpT投影のみであり、ηとφは固定レプトン間共分散はゼロ局所線形ガウス近似を用いる。各事象について z = |スコアマージン| / σ_g を形成する。ここでσ_gはレプトンごとのpT不確かさを§5jの解析的スコア差勾配に投影したものであり、そのzから線形ガウス反転確率を読み取る。この確率は局所線形ガウスモデル内部の数値であって、誤ったペアリングの測定確率ではない。ミューオンはトラックpT不確かさを用いた(candidate pTとmuonBestTrack pTは1e-5まで一致)。電子は保存されたcandidate-P4のp4Errorを方向固定の相対pT不確かさとして投影しており、これは完全な電子共分散ではない

利用可能性監査(保存された選択に一致する20レプトン):

チェック 結果
監査対象の選択レプトン 20
candidate pT / η / φ vs 保存値(最大絶対差) 7.1e-15 / 2.2e-16 / 5.6e-17
トラック共分散 有限/対称/正定値 20 / 20 / 20
利用可能なpT投影(レプトン数) 19 / 20
4レプトン全てが利用可能な事象 4 / 5

事象ごとのpT投影pt_projected_event_metrics.csvより):

EventID チャンネル 役割 z 線形反転確率 利用可否
1:604:180905 4mu 質量ゼロ補正ストレス 31.6785 1.53522e-220
1:604:181002 4e 選択境界2位 0.772356 0.219952 可 — 暫定的な電子近似
1:604:181079 4e 選択境界1位 NA NA 不可
1:608:182137 4mu 最近接4mu選択境界 1.60784 0.0539351
1:608:182396 4mu 跨ぎ事象 24.4876 1.00116e-132

181002の電子結果は暫定的である:candidate-P4のp4Errorが完全な電子共分散の代わりとなっているため、その0.219952という反転数値は物理的な誤ペアリング確率として読むべきではない。181079利用不可/NAである。

181079がNAである理由。 このレプトンスロット3(reco_index = 3)はcandidateP4Kind = 2P4_PFLOW_COMBINATION)の電子であり、保存されたp4Error = 0である。同じ電子はcorrectedEcalEnergyError = 0.567356646 GeVとGSFのtrackMomentumError = 999を保持しているが、いずれも欠測しているcandidate-P4誤差の代替として用いられなかったため、この行は代入せずNAとした。

deltaP欠落の独立したリポジトリ全体にわたる検証。 上記2つのソースファイルの確認に加えて、公式cms-sw/cmsswリポジトリのタグCMSSW_5_3_10をスパースチェックアウトし、RecoParticleFlowパッケージツリー全体(RecoParticleFlow/配下の全ファイル、300以上の.cc/.hファイル)、DataFormats/ParticleFlowCandidateRecoEgamma/EgammaElectronAlgosにわたってsetDeltaP(の全呼び出し箇所をgrepした — 議論で引用した2ファイルに限定していない。結果:この範囲全体でsetDeltaP(の出現はちょうど1件であり、それは PFCandidate.h:257 にあるセッター自体のインライン定義であって、呼び出し箇所は0件である。裏付けとなるメンバdeltaP_PFCandidate.cc 内の2つのコンストラクタでのみ触れられ(deltaP_(0.))、再代入されることはない。これは、引用した2ファイルではなく関連モジュールツリー全体という範囲において、PFCandidate::deltaP()がこのCMSSWタグのPF電子経路のどこにおいても非ゼロになり得ないことを確認するものであり、 GsfElectronAlgo.cc:866-869 に到達するcandidateP4Kind() == P4_PFLOW_COMBINATIONを持つすべての電子が決定論的にp4Error = 0を持つことを意味する — 181079固有の性質ではない。この検証の範囲:タグCMSSW_5_3_10のみ(このAODSIMのHLT/RECO生産リリース);解析リリースCMSSW_5_3_32は同じ3ファイルのファイル同一性についてのみ以前に確認されており、リポジトリ全体を再grepしていない;PF2PATや上記3パッケージ以外のラッパー/カスタマイズ・プロデューサは検索していない;また、これは開発者の意図を確定するものではなく、deltaP_を非ゼロ値へ書き込むコード経路が存在しないことのみを示す。

CMSSWソース監査(限定的)。 対象AODSIMのHLT/RECOはCMSSW_5_3_10で生成され、推奨解析リリースはCMSSW_5_3_32であり、関連するPF電子ソースファイルは両者間で同一である。PFCandidatedeltaPpflowP4Errorフィールドを提供しており — データフォーマット自体に誤差フィールドが欠けているわけではない — しかしdeltaPは0で初期化され、標準のRecoParticleFlowのPF電子経路はsetDeltaP()を呼び出さず、PFElectronTranslatorはその0をP4_PFLOW_COMBINATION誤差にコピーする。したがって限定的な読み方としては、この電子について結合不確かさフィールドは標準PF電子プロデューサ経路によって未設定のまま残されたということであり、これは真のゼロ不確かさではなく抽出ミスでもなく確定したCMSSWの不具合でもない。公式の結合誤差はこのAODのp4Errorから取得できない;ECAL誤差とGSF共分散からの独立した近似は後で構築可能かもしれないが、それは近似であって公式値の復元ではない

再現性。 cmsRunは固定5事象を5/5処理した(wall time 1:29.34、最大RSS 390,864 kB)。独立した後処理によってREPORT.mdsummary.json、両CSV出力がSHA-256不一致0件で再現され、このチェック中に追加のCMSイベント処理は行われなかった (REPRODUCIBILITY_CHECK.txtruntime_environment.txt)。

上記の5事象カナリアは過去の実施範囲として保持される。以降の監査は同じ利用可能性の問いを固定101事象全体、独立ファイル、プールされた共変量重複診断へと一般化した(§5l)。

5l. 不確かさ利用可能性監査と共変量重複診断

この4つの監査は§5kの5事象実現可能性カナリアを固定101事象全体独立AODSIMファイルプールされた共変量重複診断へと拡張したものである。いずれも利用可能性と重複の診断にとどまり、ここでのいかなるzや反転数値も完全な検出器考慮距離や誤ペアリングの測定確率ではない。

固定101事象の不確かさ利用可能性監査

固定101事象で選択された404レプトン全てについて、レプトンごとの保存不確かさの有無を監査した (uncertainty-availability-audit-101_REPORT.mdsummary.json):

これは§5kの単一電子観測を一般化するものである:先のカナリアはたまたまそのような電子1個に当たっていたが、全数監査では10/168が見つかった。

チャンネル別pT投影と感度分析

公式の完全ケース投影は公式保存不確かさを持つ91事象を用い、チャンネルごとに報告し、決してプールしないpt-projection-sensitivity-101_REPORT.mdsummary.json):

チャンネル n z最小 z中央値 z最大 z < 1 z < 2 最大線形ガウス反転確率
4e 32 0.772356 18.189 74.517 1 1 0.219952
4mu 59 1.60784 35.4552 111.123 0 1 0.0539351

独立ファイルによる再現

同一のCERN H→ZZ MCデータセットからの、あらかじめ固定した別のAODSIMファイル、最初の1000生事象のみに対して、同一の真値マッチングと同一の4e/4mu選択を適用した (independent-availability-replication_REPORT.mdsummary.json):

疑似反復(pseudoreplication)補正

プール416電子の共変量重複診断

プールした記述的サンプル416電子 = kind=1 400 + kind=2 16(元168+独立248;kind=1が158+242、kind=2が10+6) (overlap-diagnostic-416_REPORT.mdsummary.jsoncontinuous_overlap_summary.csv):

最も近い370電子kind=1サブグループのプール中央95%範囲(0.7644から2.0707)に対する6件の除外を以下に示す。4件は区間の下側、2件は上側にあり、単一の最大外れ値だけによる結果ではない。

EventID サンプル candidate pT/トラックpT
1:604:181104元の固定1010.298下側
1:119:35596独立ファイル10000.599下側
1:122:36320独立ファイル10000.686下側
1:611:183165元の固定1010.688下側
1:608:182259元の固定1013.055上側
1:608:182324元の固定1015.155上側

これにより、プール416電子の重複診断について計画されていた記述的フォローアップは完了する。この表によって追加のcmsRun、較正フィット、再構成メカニズムに関する主張が含意されるわけではない。

5m. 42件の不一致EventID全ての完全アンセストリ監査

固定top‑10カナリアの手法を、closest‑to‑Z規則がレガシー・ジェネレータ・ペアリングと不一致となった42/42事象の完全な事前指定集合に拡張した (ANCESTRY_AUDIT_42_REPORT.mdsummary_42.jsonevent_label_comparison.csv)。同一の単一固定AODSIMファイルを用い、eventsToProcessで選択した42件のEventIDのみを対象とした。

10事象ベンチマークは1:57.61で完了し、最大RSSは362,032 kBだった。42事象全体のcmsRun2:26.31で完了し、最大RSSは365,260 kBだった。最終的な成果物チェックではSHA-256不一致0件;独立した後処理の再実行は10のコア成果物全てを厳密に再現し、フルランのtop-10サブセットは対応する8つのカナリア表全てを厳密に再現した。ログに信頼できるXRootDバイトカウンタは存在しなかった。

これにより、固定42件の不一致に対するジェネレータ・ラベル構築の監査は完了する。この段階では、どちらの同一レプトン・ペアリングが物理的に好まれるかは決定していない;別途の固定101事象行列要素/干渉監査を次に報告する。

5n. 固定101事象全てに対する公式JHUGenMELA干渉監査

公式JHUGenMELA v7.5.6、ROOT 6.30.02、固定8 TeV崩壊行列要素設定を用いて、同じ保存四元運動量を101/101の同フレーバー事象すべてについて評価した (REPORT.mdresults_101.csvgroup_summary.csvgroup_comparison.csv)。追加のcmsRunは不要だった:固定入力は404行 = 101事象 × 4再構成レプトンを含む。

完全な同フレーバー行列要素を、同一正規化の無干渉対照0.5(P_A+P_B)と比較した。ここでP_AP_Bは測定された四元運動量を変えずに2つの有効なOSSFペアリングを強制し、異なる荷電レプトン・フレーバーを割り当てたものである。結果の相対干渉は符号付きの行列要素比較であり、A/B真値の確率ではない。

グループ n 平均相対干渉 中央値 IQR 正の割合
不一致、全体42+14.10%+4.54%+0.19%〜+24.57%76.2%
一致、全体59+19.83%+10.03%+0.43%〜+35.04%79.7%
不一致、4e16+23.57%+18.67%+4.00%〜+38.34%87.5%
一致、4e26+22.38%+12.99%+2.09%〜+43.19%80.8%
不一致、4mu26+8.27%+1.73%−0.30%〜+12.42%69.2%
一致、4mu33+17.82%+8.40%+0.07%〜+25.06%78.8%

事前指定した比較は、相対干渉の中央値差(不一致 − 一致)であった。チャンネルをプールすると−5.49パーセントポイントで、決定論的な20,000リサンプル条件付きブートストラップ区間は[−15.80, +6.16]ポイントである。4e推定は+5.68ポイント([−24.22, +25.28]);4mu推定は−6.68ポイント([−17.64, +0.89])。すべての区間が0を含み、チャンネルごとの点推定は符号が逆である。このため固定サンプルは、不一致事象がより強い干渉を持つという安定した証拠を与えない

保存された計算内で検証は厳密であった:2回の独立実行は101事象すべてについて23個の非タイミング・フィールド全てで一致;101事象すべてが16の構造化OSSF入力順序チェックに合格し、最大行列要素差は0;補正済みの単一事象ベンチマーク1:604:181002+25.0719358298%を再現;全ての完全/対照行列要素は有限かつ正であった。公称のJHUGenInterfOnInterfOffは101事象すべてで厳密に等しいままだったため、その差は使用しなかった。再現可能なバンドルにはC++ソース、スクリプト、固定入力、Dockerfile、JHUGen配布物、環境記録、2つの生の結果表、ログ、SHA-256マニフェストが含まれる。

この監査は固定選択101事象内での関連性を検定するものである。因果性を確立するものでも、物理的に「真の」A/Bペアリングを選ぶものでも、検出器/理論/背景の系統誤差を含むものでも、独立事象サンプルで結果を検証するものでもない

5o. 固定3事象の局所ハイブリッド共分散ベンチマーク

この続報は、電子とミューオンの不確かさの扱いを分離したまま、厳密に選定した3事象について、これまでのpT限定投影を超える取り組みである。局所座標(ln pT, eta, phi)を用い、変動下で四元運動量と選択されているclosest-to-Zブランチを再計算し、局所線形投影を厳密な非線形境界計算と比較した。追加のcmsRunは実行せず、他の98事象へも拡張していない。

4muについては、各ベストトラックの5×5共分散を利用可能なミューオン内3×3共分散に変換した。4eについては、能動的なcandidate-P4相対スケール誤差をGSFトラックの(eta,phi)2×2ブロックと結合した。利用不可能なcandidateスケール/GSF角度のクロス項と全てのレプトン間共分散はゼロとした。共分散は中心点で固定した。したがってこれはハイブリッド共分散であり、完全な電子または事象レベルの検出器共分散ではない。

8/8の選択電子全てが固定のcandidate-P4対GSF中心方向チェックに合格し、最大DeltaR0.000365077だった。2つの必須の保存pT限定チェックは絶対差4.46e-11(4e 181002)と1.87e-11(4mu 182137)で再現した。1:604:181079のスロット3で欠測しているcandidate-P4誤差は、ECAL、GSF、平均、その他のプロキシによって置き換えられなかった。

EventID チャンネル 線形距離 Ray境界 受理された反復距離 結果
1:604:181002 4e 0.772266030σ 0.775368015σ 0.775346555σ 受理;反復−線形は+0.399%;分岐切替なし
1:604:181079 4e NA NA NA 能動的なcandidate-P4誤差1件が欠測;代入なし
1:608:182137 4mu 1.607406407σ 1.613524556σ 1.613366841σ 後の解析ヤコビアン完了テストでのみ受理;反復−線形は+0.3708%

最初の固定3事象実行は不変の失敗記録として保持する。その最終記録された2パスジョブは1,480回の厳密スコア評価を用いたが、セッション累計の推定は3,700であり、中断された試行とレポート再生成の計算も実行されたため、承認された上限約1,494を超過した。これはpartial_score_cap_violationと表示されている;4mu SLSQPの結果は、数値有限差分ヤコビアンが300評価のオプティマイザ上限を消費した後、そこではNAのままだった。上限400での再試行案は後に準備されたが実行されず、厳密スコア評価を消費しなかった。

4mu結果は、保存質量に基づく厳密な、区分的能動12D解析制約ヤコビアンを新たに導出した別の適応テストで完了した。これは§5jの以前のpT限定解析勾配を12D式として再利用したものではない。新たな微分はln pT、η、φを含み、原点、半射線、保存射線、受理終点、および6つの固定方向微分での中心有限差分と照合した。最大成分差異は2.24e-9 GeV/単位、最大相対L2差異は5.36e-11、デバッグチェックでの最大方向絶対差異は4.58e-9であり、能動ペアは切り替わらなかった。

解析ヤコビアンを用いると、正式な4mu SLSQPは3回の反復/7回のオプティマイザ・スコア評価で終了し、最終g = -2.84e-14 GeV、相対KKT残差8.28e-14だった。正式結果と再現結果は一致した。この新テストは99回のデバッグ+121回の正式+121回の再現=341/528の承認済み厳密スコア評価と1.164/120秒を用いた。受理された距離は前者の最後の未受理点から約3.3e-12σしか差がないため、これは実質的に異なる境界を発見したというより数値的な終了問題を解消したものである。

これは明確に先行する失敗後の数値的完了テストであり、当初から独立に事前指定された確証ではない。両方の受理値は局所ハイブリッド共分散の感度である。これらは完全な検出器共分散距離、大域最短距離、誤ペアリング確率、あるいはどちらかのペアリングが唯一の物理的履歴であるという証拠ではない

5p. 固定91件完全ケース・ハイブリッド線形監査

続く固定監査は91件の完全ケース(4e 32、4mu 59)すべてを対象とした。変更していないハイブリッド定義と事象レベルQCの下で、83件合格・8件失敗となった:4eは24 PASS/8 FAIL、4muは59 PASS/0 FAILだった。8件の失敗は全てcandidate-P4/GSFハイブリッド互換性ゲートの失敗であり、物理的な失敗ではない。したがって、91件の完全ケースと83件のハイブリッドQC利用可能ケースは異なる分母である。

事前登録した運用スクリーン(QC PASSかつハイブリッドd_lin <= 3)は、厳密に2件の事象を選んだ:1:604:181002(4e)と1:608:182137(4mu)。これらは既に局所非線形パイロットで使用したのと同じ2事象であり、独立した非線形検証ではない。それらの線形距離は既存の非線形結果と0.4%未満しか差がなかった(それぞれ0.3989%と0.3708%)。他の89件の完全ケースからは新規局所候補が0件生成され、追加の非線形計算は実行しなかった。

d_lin <= 3の閾値は、固定した局所ハイブリッド共分散の中心から遠い事象について非線形フォローアップを制限するための運用上のスクリーニング閾値である。統計的な3シグマの主張でも、線形精度の理論的保証でも、Delta-m、pT限定距離、±20%摂動研究からの較正でもない。これらの結果は、省略されたスケール角度およびレプトン間相関に依存する局所ハイブリッド共分散感度のままであり、大域距離、確率、唯一の物理的ペアリング、独立した確証を確立するものではない。

5q. 前向き2事象二次exact-ray予測監査

このパイロットは、固定した二次補正が、2件のターゲット未知事象について局所線形距離よりも厳密な境界をよく予測するかを検定した。候補選定は独立ファイル監査の中から、ターゲット生成前に完了した:115件完全ケース/96件事象QC PASSのうち、最小ハイブリッドd_lin事象を4e(1:120:35923)と4mu(1:120:35961)についてそれぞれ別個に固定した。ターゲット暴露インベントリでは31件の候補関連記録、0件の候補固有の数値exact-ray暴露、0件のスキャンエラーが見つかった。ここで「ターゲット未知」とは、この保存成果物暴露テストに合格したという意味であり、人の記憶や監査対象ファイル外の情報についての主張ではない。

計算は3つの封印された段階に分離された:

  1. Stage P(予測):厳密ターゲットを読み込みも生成もせずに、線形および二次予測を計算・保存した。20/20事象スコア評価40/40ペアリングスコア呼び出しを用い、評価21は開始しなかった。決定論的再実行は完全一致し、ターゲットの意味解析回数は0、wall timeは0.246秒だった。
  2. Stage T(ターゲット):予測成果物を意味的に解析することなく、2つの厳密なray targetのみを生成した。174/204事象スコア評価348/408ペアリングスコア呼び出しを用い、評価205は開始しなかった。両事象ともTARGETEDとなり、決定論的再実行は完全一致、予測の意味解析回数は0、wall timeは0.739秒だった。
  3. Stage C(比較):封印された各数値成果物を1回だけ読み込み、厳密スコアリング、ROOT/真値の読み込み、スコアリング・カーネルのインポートは一切行わなかった。決定論的再実行は完全一致し、wall timeは0.0226秒だった。
事象 チャンネル 線形d_lin(σ) 二次予測(σ) 厳密ray target(σ) 線形絶対誤差(σ) 二次絶対誤差(σ) 二次/線形絶対誤差比 結果
1:120:35923 4e 4.455655098 4.779493300 4.762146960 0.306491862 0.017346340 0.0565964 IMPROVED;+0.364255%の過大予測
1:120:35961 4mu 4.509850534 4.487424664 4.487082139 0.022768396 0.000342525 0.0150439 IMPROVED;+0.00763359%の過大予測

したがって固定した2/2事象について二次予測の絶対誤差は線形近似より小さく、両方とも厳密ray targetを過大予測した。封印されたStage-P予測JSONのSHA-256はEFF53FB41D60537E75670413DE9DEE25035FB12A20AEE0223ED446AA2AD5A19E;Stage-TターゲットJSONはD96432E5EA11F26E1A4120D359989A6FD8C675DDEA0BB2A675A6916390AD4FA8;Stage-C比較JSONは91BF6A0781033AFF2B9BCFD567DFDF48D21242A309B2F4CBF38DF95968C1D17Fである。

計算上の整合性チェックは合格したが、科学的な正確度は別の問題である。チャンネルあたり1事象しかないため、母集団の誤差率、カバレッジ、較正、チャンネル比較、汎化性能は推定できない。これらは固定ray、固定局所ハイブリッド共分散の感度のままであり、大域最短の検出器共分散距離や測定された誤ペアリング確率ではない。

5r. fixed-16前向き二次exact-ray拡張

この拡張は、厳密なターゲットが生成される前に固定された。以前の対象事象と2つのパイロット事象を除外した後、チャンネルあたり最小の適格なd_lin事象8件を保持した。固定した範囲は4eで7.1660–13.6458σ4muで11.0305–20.0789σだった。16件全てのEventIDとその順序は一貫して保持され、事象レベルのNAが取り除かれたり、置き換えられたり、分母の再定義に用いられたりすることは一度もなかった。

計算は再び3つの封印された段階を用いた:

  1. Stage P(予測):160/160事象スコア評価320/320ペアリングスコア呼び出しを用いた。15件のPREDICTED行と1件のNA(1:121:36059、選択ペアの質量とMZの差の符号が原点から変化)を生成した。決定論的な2回の実行は完全一致し、ターゲットの意味解析は0回、wall timeは0.855秒だった。
  2. Stage T(ターゲット):1228/1632事象スコア評価2456/3264ペアリングスコア呼び出しを用いた。14件のTARGETED行と2件のNA(1:122:363341:121:36059、いずれも原点から能動ペアが切り替わった)を生成した。614評価の2回の実行は完全一致し、予測の意味解析は0回、wall timeは3.755秒だった。
  3. Stage C(比較):主集合 Stage-P PREDICTED ∩ Stage-T TARGETED を機械的に形成し、16件の正式行全てを保持した。Stage PとStage TのNA集合の重複により14件のペア事象2件の正式NA行が残った。Stage Cは封印された各JSONを1回だけ解析し、インメモリ比較を2回実行して完全一致を確認し、スコア呼び出しはゼロで、0.128秒で完了した。

主要な事象レベル量は次のように固定された

E_lin  = abs(d_lin  - d_ray) / d_ray
E_quad = abs(d_quad - d_ray) / d_ray
DeltaE = E_lin - E_quad
signed quadratic residual = (d_quad - d_ray) / d_ray
固定コホートの結果
正式行数16
主要ペア分母14
ペアのチャンネル別件数4e 8;4mu 6
IMPROVED / TIED / WORSE14 / 0 / 0
中央値DeltaE0.0794076141
線形相対誤差の範囲0.00868198–0.158321(0.868%–15.832%)
二次相対誤差の範囲0.000403737–0.0194545(0.0404%–1.945%)
DeltaEの範囲0.00544707–0.146539
符号付き二次残差14/14件のペア事象で正

封印された予測・ターゲット・比較JSONのSHA-256はそれぞれ C70EBE2D8C8F091592CDE19F3CC00CE7D4C67174BE76A1BB31DF8952A658BD1E827D97C0F90555BC7479B514A11C00A9A269BDCBAAD206EF054D4BEDE4289E981B16667EB45549218F2F9CF1582CD3FC4D4F357DF6E9279252494FBCC46210CCである。Stage Cの成果物マニフェストは13エントリを含み不一致はゼロで、SHA-256は 4A568B2B2394EF2BE46D80B20F6C9A538F28A1AEC8C98EE927F8B6A60607A423である。

この前向きに固定されたコホートは、2事象パイロットよりもかなり強い証拠を与える。すなわち、選定された独立ファイルの近距離範囲において二次補正がfixed-ray近似を改善するというものである。しかし依然として母集団の正確度、カバレッジ、較正、大域最短の検出器共分散距離、あるいは別の過程・検出器条件・データセット・実データへの転用は確立していない。14/14の正の残差は再現可能なコホート・パターンであり、外部検証のための仮説であって、それ自体で母集団規模の過大予測バイアスの証明ではない。


6. 図(Figures)

内容
m4l_data_vs_mc.png 簡易 m(4l) 実データ vs MC、低統計
z_peak_ee_mumu.png ee/mumu Zピーク vs 既知91.2 GeV
strength_scan_overview.png w に対する一致;スキャン最大60はこの101事象上の事後ピーク
representative_examples.png 安定/規則依存/僅差の交差
final_pairing_geometry.png 4×4規則一致、四者投票分割(12/56/33)、質量規則決定境界
minimum_perturbation_stability.png 各規則を反転させる最小固定1次元摂動;人工ストレステストであり検出器分解能ではない
delta_m_distribution_101.png 101事象のΔm分布、181079と181002が稀な低テールに
delta_m_bin_rule_behavior.png 固定Δmビンごとの規則一致と反転挙動(n = 2, 1, 2, 6, 90)
delta_m_local_pt_boundary_101.png Δm vs 局所線形pT境界距離、同側と跨ぎで分割
analytic_gradient_error_distributions.png 解析的質量ゼロノルム vs 保存有限差分ノルム;成分誤差分布;同側と跨ぎの共有成分寄与;保存質量補正 vs 数値有限差分残差
continuous_covariate_ecdf.png プール416電子について、candidate pT、|eta|、補正ECALエネルギー、相対ECAL誤差、相対トラックpT誤差、candidate-pT/トラックpT比にわたるkind=1(全体/dual-seed)vs kind=2のECDF重複
sample_stratified_ecdf.png 同じ重複をサンプル別(元kind=1 n=158/kind=2 n=10、独立kind=1 n=242/kind=2 n=6)に分割、|eta|・相対トラックpT誤差・candidate-pT/トラックpT比について
support_and_distance.png シードセルのサポート(kind=1/kind=2の完全分離)、4e内でのcandidate-pT順位、kind=2の最近傍kind=1距離(IQR単位)

7. 修正事項と用語の更新

文書間で数値が異なる場合、このREADMEでは最新の監査結果を採用し、変更を「以前の表現 → 監査後の表現」として記録する。


8. 再現と主要スクリプト

# Stages 1–3(人工)
python -m pip install -r requirements.txt
python -m unittest discover -s tests -v
python run_all.py --quick        # 2,500 events/hyp
python run_all.py                # full: 50,000 events/hyp
python run_stage2.py             # → outputs_stage2/
python run_stage3.py             # → outputs/stage3/

9. 推奨する成果物レイアウト

上記の相対リンクは、次の統合ツリーを前提とする:

.
├── project/
│   ├── README.md                     # Stage 1 (= artificial_four_particle_decays_README.md)
│   ├── STAGE2_FINAL_REPORT.md
│   └── STAGE3_FINAL_REPORT.md
├── stage4_cms_open_data/
│   ├── README.md                     # Stage 4 pre-flight
│   └── truth_validation/
│       ├── README.md
│       └── outputs/fixed_1000/truth_summary.json
├── failure_atlas_101/                # FAILURE_ATLAS_REPORT.md, events_101.csv
├── label_validity_audit_101/         # LABEL_VALIDITY_AUDIT.md
├── top10_label_canary/               # TOP10_CANARY_REPORT.md
├── cms-real-data-small/              # REPORT.md, summary.json, m4l_data_vs_mc.png
├── z-peak-canary/                    # REPORT.md, summary.json, z_peak_ee_mumu.png
├── strict-cuts-125gev/               # REPORT.md, selected_electrons.csv
├── pairing-rule-strength-101/        # REPORT.md, event_classification_101.csv, *.png
├── physical-pairing-rules-101/       # REPORT.md, rule_agreement_counts.csv, rule_definitions.csv
├── two-mass-rule-edge-events/        # REPORT.md, two_events.csv
├── final-pairing-geometry-101/       # REPORT.md, final_pairing_geometry.png
├── minimum-observable-perturbation-101/  # REPORT.md, event_minimum_perturbations_101.csv, *.png
├── fragile-pairing-events-audit/     # fragile_event_rankings.csv, top10_pairing_candidate_values.csv
├── local-multivariate-boundaries-top4/   # REPORT.md, local_boundary_results.csv
├── comparison-181002-181079/         # summary.json, event_level_comparison.csv
├── delta-m-distribution-101/         # REPORT.md, event_delta_m_101.csv, *.png
├── delta-m-bin-rule-behavior-101/    # REPORT.md, delta_m_bin_rule_behavior.csv, *.png
├── delta-m-local-pt-boundary-101/    # REPORT.md, event_local_pt_boundary_101.csv, structural_correlations.csv, *.png
└── analytic-gradient-audit-101/
    ├── REPORT.md
    ├── DERIVATION.md
    ├── analytic_vs_finite_difference_101.csv
    ├── error_metrics.csv
    ├── side_class_comparison.csv
    ├── component_contribution_summary.csv
    ├── internal_z1_branch_audit.csv
    ├── target_examples_181079_181002.csv
    ├── analytic_gradient_error_distributions.png
    ├── analytic_gradient_error_distributions.pdf
    ├── run_analytic_gradient_audit.py
    ├── summary.json
    └── artifact_sha256.txt
├── detector-aware-canary-5/
│   ├── REPORT.md
│   ├── summary.json
│   ├── selected_lepton_uncertainty_diagnostics.csv
│   ├── pt_projected_event_metrics.csv
│   ├── REPRODUCIBILITY_CHECK.txt
│   ├── runtime_environment.txt
│   ├── configs/detector_canary_5_cfg.py
│   ├── run_detector_canary_5.sh
│   ├── preflight_canary.py
│   ├── postprocess_canary.py
│   └── cmssw/Stage4/DetectorAwareCanary5/plugins/   # DetectorAwareCanary5Analyzer.cc, BuildFile.xml
├── uncertainty-availability-audit-101/
│   ├── REPORT.md
│   ├── summary.json
│   ├── selected_lepton_availability_404.csv
│   └── source/    # fixed_events_101.txt, prepare_audit.py, postprocess_audit.py,
│                  # uncertainty_availability_audit_101_cfg.py, run_uncertainty_availability_audit_101.sh,
│                  # DetectorAwareCanary5Analyzer.cc, BuildFile.xml
├── pt-projection-sensitivity-101/
│   ├── REPORT.md
│   └── summary.json
├── independent-availability-replication/
│   ├── REPORT.md
│   └── summary.json
├── overlap-diagnostic-416/           # REPORT.md, summary.json, overlap tables and figures
├── ancestry-audit-42/                # report, graph tables, event comparison, hashes and logs
├── mela-interference-101/
│   ├── REPORT.md
│   ├── input_101x4.csv
│   ├── results_101.csv
│   ├── results_101_run2.csv
│   ├── group_summary.csv
│   ├── group_comparison.csv
│   ├── mela_interference_101.cpp
│   ├── prepare_input.py
│   ├── aggregate_results.py
│   ├── compare_runs.py
│   ├── run_all.ps1
│   ├── Dockerfile
│   ├── JHUGenerator.v7.5.6.tar.gz
│   ├── validation.txt
│   ├── reproducibility.txt
│   ├── environment.txt
│   ├── source_provenance.txt
│   └── artifact_sha256.txt
├── detector-aware-3event-benchmark/  # immutable first attempt; partial_score_cap_violation
├── muon-182137-analytic-jacobian-completion-test/
│   ├── PLAN.md
│   ├── REPORT.md
│   ├── compute_summary.json
│   ├── debug_result.json
│   ├── formal_result.json
│   ├── reproduction_result.json
│   ├── score_ledger.jsonl
│   ├── compute_analytic_retry.py
│   ├── render_report.py
│   └── artifact_sha256.txt
├── fixed16-quadratic-ray-audit-stage-p-v2/  # sealed fixed-16 predictions
├── fixed16-quadratic-ray-audit-stage-t-v2/  # sealed fixed-16 exact-ray targets
└── fixed16-quadratic-ray-audit-stage-c-v1/  # fixed paired comparison and integrity closure

10. 限界(Limitations)


11. 次の課題と現時点での解釈上の注意

科学的に価値のある次のステップ:

  1. 42件全ての完全なジェネレータ・アンセストリ監査は完了した(§5m)。 42件のEventID全てを追跡し、全母またはZコピー圧縮ラベルの変更はなく、曖昧さも残らず、唯一の事前指定された再集計後も内部管理記録との一致率は59/101のままだった。このステップは完了扱いとする。
  2. 固定101件に対する公式JHUGenMELA干渉監査は完了した(§5n)。 不一致事象と一致事象の間に広範な重複があり、不一致グループでより強い干渉があるという安定した証拠は見つからなかった。固定サンプルでの計算は完了扱いとする。今後の拡張には独立に固定した事象サンプルと別途規定する物理的観測量が必要である;P_AP_Bを、いずれかのペアリングが真の履歴である確率として再解釈しないこと。
  3. トイ・スキャンの独立seedと信頼区間;親ブースト、スピン相関、背景、ジェネレータ系統の拡張。
  4. 解析的な局所境界の分母は説明済みとなった(§5j) — このステップは完了扱いとする。fractional‑pT計量内では ‖∇_u g‖ は2つの選択候補質量と共有レプトン・トポロジーに還元され、保存有限差分および厳密保存質量微分と一致した。完全な検出器共分散距離は今後の課題として残るべきであり、一律の1–2% smearingから構成すべきでは ない。§5oは現時点で固定3事象の局所ハイブリッド共分散ベンチマークのみを提供する。今後の作業は次の順で行うべきである:
    - まず、固定2012 AODSIM表現で どの電子ごと・ミューオンごとの不確かさや共分散量が実際に利用可能かを確認する。
    - 電子とミューオンを別々に 扱う。
    - 対角分解能近似共分散を考慮した計量 を区別する。
    - 独立に固定したサンプル で検証する。
    - 分解能で重み付けした距離を、測定されたペアリング誤り確率として 扱わない
    第一段階の実現可能性チェックは完了した(§5k):固定5事象のcmsRunカナリアが、AODSIMがレプトンごとのトラック共分散を保持していること(20/20が有限・対称・正定値)を確認し、選定5事象中4件についてpT投影不確かさを形成した。利用可能性の側面はより広く監査済みとなった(§5l):固定101事象にわたり236/236ミューオンと158/168電子が利用可能な保存不確かさを持ち(91/101事象が完全に利用可能)、欠測10電子は特徴づけられ独立ファイルで6/248として再現され、プールした416電子の重複診断は2種類の電子間で完全なカテゴリ的シード分離を示した。まだ未実施なのは:公式のPF電子結合誤差モデル(明示的な感度プロキシのみ存在し、公式値の復元ではない)、利用不可能なスケール角度・レプトン間項を含む完全な共分散考慮距離、この一つのH→ZZ MCデータセットを超える検証 — 独立ファイルは同一データセット・別ファイルであり、別の過程、検出器条件、データセット、実データではない。§5oの結果は3事象についてη/φと利用可能なレプトン内共分散を追加するが、局所的・ハイブリッド・適応的完了のままである。§5k〜§5lのあらゆるz・反転数値は局所線形ガウスモデル値のままであり、§5oのあらゆる距離は測定された誤ペアリング確率ではなく局所感度のままである。あらゆるシード経路間プロキシは、公式不確かさの復元ではなく明示的な感度モデルとして扱わなければならない。
  5. 2事象の前向きパイロット(§5q)とfixed-16拡張(§5r)はいずれも完了した。 この拡張は、機械的に固定されたペア規則の下で14/14の改善を見出し、2件のNA行を代入せずに保持した。これは二次fixed-ray近似に対する強い固定コホート証拠として扱うべきであり、母集団較正としては扱わない。次の有益な検証は、別のAODSIMファイル、望ましくは別の生成条件またはデータセットからの新たに封印されたサンプルを用い、同じ指標とターゲット情報に基づかない代入なしで、二次補正の改善と14/14の正の残差方向が再現するかの両方を検定することである。ターゲットを見た後に、いずれの完了済みコホートにも事象を追加しないこと。

現時点で過剰解釈しないこと:58.4%を物理的正確度として報告しない;42件の不一致を確定した規則誤りと呼ばない;スキャンの60/101を改善として扱わない;120–130 GeVの実データ候補をヒッグス事象と呼ばない;Stages 1–3のいずれも実験感度、発見有意性、ヒッグス再発見と呼ばない。


12. 事実/解釈/未検証の区分