机器学习加速LaMET下的准parton分布函数预测

0 下载量 35 浏览量 更新于2024-07-16 收藏 1.31MB PDF 举报
"这篇研究论文探讨了如何利用机器学习算法来预测拟parton分布函数(quasi-parton distribution functions, qPDFs)的矩阵元,这是在大动量有效理论(Large Momentum Effective Theory, LaMET)框架下进行的。LaMET使得通过晶格量子色动力学(Lattice Quantum Chromodynamics, LQCD)直接计算强子结构的Bjorken-x依赖性成为可能,扩展了对实验数据不足的动量区域的理解。在下一代LaMET结构计算中,需要非常小的晶格间距以减少伪像,并且长威尔逊连杆位移会增加计算成本。文章中,研究者使用了梯度增强决策树和线性模型这两种机器学习算法,针对Kaon和ηs的非极化parton分布函数(PDF)、介子分布幅度(DA)以及核子的胶子PDF的矩阵元素进行预测。结果表明,这两种算法都能可靠地预测目标观测量,尽管预测精度和系统误差有所不同。特别是,由于数据间的高度相关性,从较小位移z到较大位移的预测比对动量p的预测更为准确。" 这篇研究的重点在于利用机器学习技术降低LQCD计算的成本。随着LaMET的发展,直接计算强子结构的Bjorken-x依赖性成为可能,但精细晶格间距和长威尔逊连杆位移带来的高计算成本是一个挑战。为了应对这个问题,研究团队测试了两种机器学习算法:梯度增强决策树和线性模型,用于预测qPDFs的矩阵元。这两种算法在处理高维、复杂的数据集时表现出色,能够捕捉数据之间的复杂关系。 实验结果显示,两种算法都能有效地预测矩阵元,但它们的性能和误差范围有所差异。特别地,预测与位移z相关的信息比预测动量p更准确,这可能是由于位移z的变化对qPDFs的影响更容易通过学习算法捕获。此外,由于在LQCD计算中,矩阵元往往具有内在的相关性,因此机器学习算法能够利用这种相关性提高预测的准确性。 这项工作展示了机器学习在高效预测LQCD计算中的潜力,有助于减少计算需求,提高强子结构研究的效率。未来的研究可能会进一步优化算法,以适应更复杂的物理问题,并可能扩展到其他领域,如核物理和粒子物理学中的其他计算密集型问题。