本节序
在本节中,我会整理一下从实验数据出发,给出WIMP在二维参数空间的Contour分布或排除线的结果的统计学理论框架,其实核心就是假设检验。通过这一节对于暗物质探测实验这一具体例子中,可以了解假设检验的一些重要内容。
问题归类与基本概念对应
从假设检验的角度出发
对于“暗物质探测”这个实验,如果我们关心的是描述暗物质粒子性质的某些物理量,那么就属于参数假设检验的范畴了。而不同的物理目标要求我们采取的假设检验思路也是不同的:
物理目标 | 原假设 | 备择假设 | 数据分析结果 |
---|---|---|---|
发现(新)事例信号 | 只有本底 | 事例 + 本底 | (新)事例的Contour范围 |
限制物理参数 | 事例 + 本底 | 只有本底 | 物理参数的排除线 |
对于“限制物理参数”的目标而言,排除线(Exclusion Curve)所排除的参数空间区域用统计学的术语来讲就是拒绝域(拒绝时样本观测值所在区域,它是样本空间的一个子集),而排除线则是这些拒绝域的临界值集合。
具体来讲,对于给定质量、散射截面的WIMP模型,我们的观测物理量为WIMP事例数。
的拒绝域和接收域分别为 其中就是临界值。
显著性水平与p值
在给定显著水平下,不是拒绝原假设,就是保留原假设。然而
从区间估计的角度出发
参考文献
[1] G. Cowan et al., Asymptotic formulae for likelihood-based tests of new physics, arXiv:1007.1727v3
[2] https://arxiv.org/pdf/astro-ph/0106555.pdf