Was ist der Unterschied zwischen „Beweis eines neuen Teilchens“ und „Entdeckung eines neuen Teilchens“?

Die heutige spannende Pressemitteilung von Tevatron zum Higgs-Boson behält einen kühlen Kopf und sagt, dass Physiker einen „Hinweis“ auf das Higgs-Boson gesehen haben, weil das Signal knapp über dem Zwei-Sigma-Niveau liegt. Um die Gründe dafür zu erläutern, heißt es in der Pressemitteilung:

Physiker behaupten nur dann Beweise für ein neues Teilchen, wenn die Wahrscheinlichkeit, dass die Daten auf eine statistische Schwankung zurückzuführen sein könnten, weniger als 1 zu 740 oder drei Sigma beträgt. Eine Entdeckung wird nur behauptet, wenn diese Wahrscheinlichkeit weniger als 1 zu 3,5 Millionen oder fünf Sigmas beträgt.

Ich frage mich: Was ist der Unterschied zwischen „Behauptung[des] Beweises für ein neues Teilchen“ und „einer Entdeckung“ (des besagten neuen Teilchens)? Ist dies das übliche Vokabular für diese Signalpegel (drei und fünf Sigma)?

Der Grund, warum ich frage, ist, dass ich die Notwendigkeit verstehen kann, unterschiedliche Vokabeln zu haben, um über Entdeckungen mit unterschiedlichen Gewissheitsstufen zu sprechen, und ich könnte beispielsweise die Notwendigkeit erkennen, „ein Teilchen entdecken“ und „die Entdeckung eines Teilchens bestätigen“ zu verwenden. , aber „Beweis“ und „Entdeckung“ kommen mir semantisch sehr nahe.

Bearbeiten – um es klarer zu sagen, die Frage ist: Wie universell sind die Begriffswahlen („Beweise“, „Entdeckungen“) und die damit verbundenen Unsicherheiten?

Wenn diese Frage zur Terminologie nicht zum Thema gehört, können Sie sie natürlich gerne schließen!
Ich würde sagen, „Beweis“ bedeutet eine Erhebung in den Daten, über die man streiten kann; „Entdeckung“ ist etwas sehr Sicheres. Statistische Bedeutungen von „strittig“ und „sicher“ haben höchstwahrscheinlich mit den erwähnten Standardabweichungen zu tun. Wenn ich Sie wäre, würde ich auf die Antwort von @annav warten.
@F'x: Es gab eine Zeit, in der so etwas als Off-Topic angesehen wurde, aber der Umfang der Website wurde im Laufe der Zeit breiter und ich denke, es ist eine gute (und wichtige!) Frage.

Antworten (2)

Evidenz und Entdeckung sind beide probabilistisch gemeint. Obwohl die Physik allgemein als „exakte“ Wissenschaft bekannt ist, sind Ihre Messungen aufgrund menschlicher Fehler und/oder der Messgenauigkeit immer mit Unsicherheiten behaftet. Abgesehen davon haben sich Physiker auf diesem Gebiet willkürlich dafür entschieden, eine neue Entdeckung zu akzeptieren, wenn und nur wenn die Wahrscheinlichkeit von zufälligem Rauschen in den Daten extrem gering ist (aber niemals null), und sie haben sich auch dafür entschieden, zu akzeptieren, dass es Beweise für etwas gibt wenn die Wahrscheinlichkeit von zufälligem Rauschen RELATIV gering ist, aber nicht ausreicht, um mit einem streng willkürlichen Kriterium, was eine Entdeckung ist, Wahrhaftigkeit zu beanspruchen.

Bearbeiten: Die Wahl der Terminologie für Beweise und Entdeckungen hängt vom jeweiligen Bereich oder der Organisation ab. Ein Beispiel außerhalb der Physik ist die Ökonometrie, wo normalerweise nach einer Signifikanz von 0,1 oder 0,05 gesucht wird, um Beweise in Daten zu ermitteln. Vielleicht können Sie Ihre Frage in Cross Validated StackExchange als Community-Wiki posten.

Das ist nicht ganz willkürlich, sondern hängt mit den peinlich vielen falschen "Entdeckungen" zusammen, die zu Zeiten des Teilchenzoos (meistens die 60er und 70er Jahre) gemacht wurden.
Beliebig in dem Sinne, warum 5 Sigma und nicht ein bisschen mehr oder ein bisschen weniger eine Entdeckung beanspruchen. 5 Sigma ist willkürlich, aber eine gute Faustregel.
Das Vorhandensein einer "Entdeckungs"-Schwelle ist nicht so willkürlich, aber der Wert, auf den diese Schwelle gesetzt wird, ist willkürlich. Warum sollte ein 4,99-Sigma-Ergebnis keine Entdeckung sein, wenn es ein 5,00-Sigma-Ergebnis wäre? Weil wir es gesagt haben.

Eine Entdeckung ist ein zweifelsfreier Beweis in dem Sinne, dass es sehr, sehr unwahrscheinlich ist, dass sie durch weitere Erhebung von Daten derselben Art widerrufen wird.

Bloße Evidenz ist eine auffällige Abweichung von den Erwartungen, aber die erhobene Datenmenge ist zu gering, sodass das Ereignis noch nicht mit hohem Konfidenzniveau statistisch signifikant ist.

Die von Ihnen zitierte Nachricht enthält genaue Definitionen für die von den Autoren der Nachricht verwendeten Schwellenwerte: Sie benötigen eine Abweichung von 3 Standardabweichungen, um Beweise zu beanspruchen, aber eine von 5 Standardabweichungen, um eine Entdeckung zu beanspruchen. Basierend auf dem Gesetz der großen Zahl mit seinen N − 1 / 2 Abhängigkeit, würde man schließen, dass es einen Faktor von nimmt ( 5 / 3 ) 2 ≈ 2.8 mehr Daten, um die Entdeckungsstufe zu erreichen, wenn das Ereignis tatsächlich real ist. (Die zugehörigen Wahrscheinlichkeiten sind jedoch etwas zweifelhaft, da sie auf der Annahme basieren, dass die Abweichungen normalverteilt sind, was der Fall sein kann oder nicht.)

Ich weiß nicht, wie universell die Sprache an die jeweiligen Schwellen gebunden ist; es mag eine CERN-Konvention sein, aber ich bezweifle, dass es eine Konvention ist, die allgemein in der Teilchenphysik verwendet wird.

5 σ ist ziemlich universell, soweit ich weiß.
Gibt es ein allgemein bekanntes Dokument, das die Verwendung definiert? Ich habe mir die Website der Particle Data Group angesehen, konnte aber nicht herausfinden, wie man dort nach solchen Dingen suchen kann.
Nicht, dass ich davon Wüste; Es ist nur eines der Dinge, die Sie lernen, wenn Sie lernen, wie experimentelle Teilchenphysik funktioniert. Schließlich ist dies eine Konvention, die im Grunde „organisch“ entstanden ist, durch Konsens der globalen HEP-Community, nicht etwas, das von einer Standardisierungsorganisation oder ähnlichem auferlegt wurde. Es ist möglich, dass diese Begriffe in einigen Lehrbüchern erklärt werden, aber ich kenne keine konkreten Beispiele.
Was ist der Unterschied zwischen „Beweis eines neuen Teilchens“ und „Entdeckung eines neuen Teilchens“?
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