論文の概要: PhyGHT: Physics-Guided HyperGraph Transformer for Signal Purification at the HL-LHC

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.20475v1
• Date: Tue, 24 Feb 2026 02:07:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-25 17:34:53.576443
• Title: PhyGHT: Physics-Guided HyperGraph Transformer for Signal Purification at the HL-LHC
• Title（参考訳）: PhyGHT:HL-LHC信号浄化用物理誘導ハイパーグラフ変換器
• Authors: Mohammed Rakib, Luke Vaughan, Shivang Patel, Flera Rizatdinova, Alexander Khanov, Atriya Sen,
• Abstract要約: 物理誘導型ハイパーグラフ変換器(PhyGHT)は,距離認識型局所グラフとグローバル自己注意を組み合わせたハイブリッドアーキテクチャである。 極端積み上げ条件をモデル化するために,トップクォーク対生成のシミュレーションデータセットを新たにリリースする。 PhyGHTは、信号のエネルギーと質量補正係数を予測する際に、最先端のベースラインを上回っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.00785552609802
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC) at CERN will produce unprecedented datasets capable of revealing fundamental properties of the universe. However, realizing its discovery potential faces a significant challenge: extracting small signal fractions from overwhelming backgrounds dominated by approximately 200 simultaneous pileup collisions. This extreme noise severely distorts the physical observables required for accurate reconstruction. To address this, we introduce the Physics-Guided Hypergraph Transformer (PhyGHT), a hybrid architecture that combines distance-aware local graph attention with global self-attention to mirror the physical topology of particle showers formed in proton-proton collisions. Crucially, we integrate a Pileup Suppression Gate (PSG), an interpretable, physics-constrained mechanism that explicitly learns to filter soft noise prior to hypergraph aggregation. To validate our approach, we release a novel simulated dataset of top-quark pair production to model extreme pileup conditions. PhyGHT outperforms state-of-the-art baselines from the ATLAS and CMS experiments in predicting the signal's energy and mass correction factors. By accurately reconstructing the top quark's invariant mass, we demonstrate how machine learning innovation and interdisciplinary collaboration can directly advance scientific discovery at the frontiers of experimental physics and enhance the HL-LHC's discovery potential. The dataset and code are available at https://github.com/rAIson-Lab/PhyGHT
• Abstract（参考訳）: CERNの大型ハドロン衝突型加速器(HL-LHC)は、宇宙の基本的な性質を明らかにすることができる前例のないデータセットを生成する。 しかし、発見の可能性を実現することは重大な課題に直面しており、およそ200回の重積衝突によって支配される圧倒的な背景から小さな信号分画を抽出する。 この極端なノイズは、正確な再建に必要な物理的観測装置を著しく歪めます。 これを解決するために、PhyGHT(PhyGHT)というハイブリッドアーキテクチャを導入し、プロトン-陽子衝突で形成される粒子シャワーの物理トポロジを反映させる。 Pileup Suppression Gate (PSG) は、ハイパーグラフアグリゲーションに先立ってソフトノイズをフィルタすることを明示的に学習する、解釈可能な物理制約機構である。 提案手法の有効性を検証するため,極端積み上げ条件をモデル化するために,トップクォーク対生成のシミュレーションデータセットを新たにリリースする。 PhyGHTはATLASとCMSの実験から、信号のエネルギーと質量補正係数を予測する上で、最先端のベースラインを上回っている。 トップクォークの不変質量を正確に再構成することにより、機械学習の革新と学際的なコラボレーションが実験物理学の最前線での科学的な発見を直接促進し、HL-LHCの発見可能性を高めることができることを示す。 データセットとコードはhttps://github.com/rAIson-Lab/PhyGHTで公開されている。

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