STATISTICAL DATA ANALYSIS (a. a. 2022-2023)

Laurea Magistrale - Indirizzo Fisica Nucleare, Subnucleare e Astroparticellare

Year I - Semester I - 6 CFU=(5+1=40+15)=55 hours

Professor: Alexis Pompili

Program (Syllabus) of the course

Suggested textbooks for the theoretical part of the course:
- Cowan (edit. 1998)
- Metzger (edit. 2010)
- Luca Lista's book (Springer editor, 2020)
- Griffiths (edit. 1987)


File A

Statistica e Probabilita' fino all'estensione del Teorema di Bayes.


File B

Uso ed applicazioni del T. di Bayes. Rappresentazione dei dati, quantita' "campionarie". Errori statistici e sistematici.
Distribuzioni (di densita') di probabilita' e proprieta' generali.


File C and additional slide

Funzioni di RV, miscela di sottocampioni; pdf congiunta, pdf marginale, pdf condizionata; indipendenza, covarianza e correlazione, matrice di covarianza;
trasformazione ortogonale di RV; propagazione delle varianze; esempio: tempo proprio di decadimento di un particella. [Lessons done so far: 28.09, 30.09, 5.10, 7.10, 12.10, 14.10]


File D

(Distributione binomiale ed efficienza(*); distribuzione multinomiale e istogramma; distribuzione di Poisson, ...)

(*) https://arxiv.org/pdf/2005.04764.pdf (esempio di efficienza calcolata su campione di dati simulati ed usata in una misura: errore statistico del campione Monte Carlo diventa errore sistematico nei dati)


File E

Diistribuzione Gaussiana, distribuzione binormale, distribuzione uniforme, distribuzione del chi-quadrato e Teorema di Pearson; distirbuzione di Breit-Wigner; risoluzione sperimentale. Criteri di Convergenza e Teorema del Limite Centrale, relazioni asintotiche fra distribuzioni


File F

Generatori di numeri casuali e Monte Carlo


File G and additional slide

Test di ipotesi e curca ROC


File H

Teoria della Stima Puntuale, stimatori consistenti e senza bias, Legge dei Grandi Numeri, Metodo di Massima Verosimiglianza, Maximum Likelihood Function, esempi di stimatori ML; limite RCF per la varianza di stimatori ML; introduzione alla Profile Likelihood (ratio)


File I

Least Square Fit, Goodness-of-fit; Neyman-Pearson Lemma and Lkelihood Ratio; Wilks' theorem and Profile Likelihood (ratio), p-value and search for a new signal


File L (Approfondimento su Profile Likelihood: relazione con ROOT/MINOS) [dalla Slide 16]


Annex slides (Approfondimento) : Reliably estimating the statistical significance of a new physics signal by exploiting GPUs:
Slides at CHARM2020 Conference (May 2021)
Related Proceedings (Approfondimento sull'applicabilita' del Teorema di Wilks, formule asintotiche di Cowan et al., metodo approssimato di Gross-Vitells).


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        (pompili AT ba.infn.it) and with proper acknowledgment.