[论文解读] Definition and Treatment of Systematic Uncertainties in High Energy Physics and Astrophysics

P. Sinervo, M, C.|ArXiv.org|Oct 28, 2025

Big Data Technologies and Applications被引用 15

一句话总结

本文在高能物理和天体物理学中定义了一致的系统性不确定性分类，并比较经典与贝叶斯处理方法，以实现鲁棒、统一的分析。

ABSTRACT

Systematic uncertainties in high energy physics and astrophysics are often significant contributions to the overall uncertainty in a measurement, in many cases being comparable to the statistical uncertainties. However, consistent definition and practice is elusive, as there are few formal definitions and there exists significant ambiguity in what is defined as a systematic and statistical uncertainty in a given analysis. I will describe current practice, and recommend a definition and classification of systematic uncertainties that allows one to treat these sources of uncertainty in a consistent and robust fashion. Classical and Bayesian approaches will be contrasted.

研究动机与目标

• 促使在 HEP 和天体物理学中对系统性不确定性进行一致定义的需求。
• 提出系统性不确定性的正式定义和分类方案。
• 倡导在跨分析中对系统性不确定性进行鲁棒处理的框架。
• 对比经典（frequentist）和贝叶斯方法在处理系统性不确定性方面的差异。

提出的方法

• 描述当前在定义系统性与统计不确定性方面的做法与模糊性。
• 推荐对系统性不确定性的正式定义和分类。
• 提出对这些不确定性的一致、鲁棒的处理框架。
• 对比经典（frequentist）与贝叶斯方法在不确定性处理方面的差异。

实验结果

研究问题

• RQ1 在统一框架下，高能物理学和天体物理学中的系统性不确定性由何构成？
• RQ2 系统性不确定性应如何定义、分类和处理，以在分析之间实现一致性？
• RQ3 在处理系统性不确定性时，经典方法与贝叶斯方法的关键差异与权衡是什么？

主要发现

• 系统性不确定性在测量中往往与统计不确定性同等重要。
• 提出的定义与分类使系统性不确定性得到一致且鲁棒的处理。
• 经典方法与贝叶斯方法提供了对立的视角；本文对比二者以指导实践。