当前位置: X-MOL 学术J. Instrum. › 论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
Journal of Instrumentation ( IF 1.3 ) Pub Date : 2021-08-12 , DOI: 10.1088/1748-0221/16/08/p08034
R. Abbasi 1 , M. Ackermann 2 , J. Adams 3 , J.A. Aguilar 4 , M. Ahlers 5 , M. Ahrens 6 , C. Alispach 7 , A.A. Alves Jr. 8 , N.M. Amin 9 , R. An 10 , K. Andeen 11 , T. Anderson 12 , I. Ansseau 4 , G. Anton 13 , C. Argelles 10 , S. Axani 14 , X. Bai 15 , A. Balagopal V. 16 , A. Barbano 7 , S.W. Barwick 17 , B. Bastian 2 , V. Basu 16 , S. Baur 4 , R. Bay 18 , J.J. Beatty 19, 20 , K.-H. Becker 21 , J. Becker Tjus 22 , C. Bellenghi 23 , S. BenZvi 24 , D. Berley 25 , E. Bernardini 2 , D.Z. Besson 26 , G. Binder 18, 27 , D. Bindig 21 , E. Blaufuss 25 , S. Blot 2 , J. Borowka 28 , S. Bser 29 , O. Botner 30 , J. Bttcher 28 , E. Bourbeau 5 , J. Bourbeau 16 , F. Bradascio 2 , J. Braun 16 , S. Bron 7 , J. Brostean-Kaiser 2 , S. Browne 8 , A. Burgman 30 , R.S. Busse 31 , M.A. Campana 32 , C. Chen 33 , D. Chirkin 16 , K. Choi 34 , B.A. Clark 35 , K. Clark 36 , L. Classen 31 , A. Coleman 9 , G.H. Collin 14 , J.M. Conrad 14 , P. Coppin 37 , P. Correa 37 , D.F. Cowen 12, 38 , R. Cross 24 , P. Dave 33 , C. DeClercq 37 , J.J. DeLaunay 12 , H. Dembinski 9 , K. Deoskar 6 , S. DeRidder 39 , A. Desai 16 , P. Desiati 16 , K.D. deVries 37 , G. deWasseige 37 , M. deWith 40 , T. DeYoung 35 , S. Dharani 28 , A. Diaz 14 , J.C. Daz-Vlez 16 , H. Dujmovic 8 , M. Dunkman 12 , M.A. DuVernois 16 , E. Dvorak 15 , T. Ehrhardt 29 , P. Eller 23 , R. Engel 8 , H. Erpenbeck 28 , J. Evans 25 , P.A. Evenson 9 , S. Fahey 16 , A.R. Fazely 41 , S. Fiedlschuster 13 , A.T. Fienberg 12 , K. Filimonov 18 , C. Finley 6 , L. Fischer 2 , D. Fox 38 , A. Franckowiak 2, 22 , E. Friedman 25 , A. Fritz 29 , P. Frst 28 , T. K. Gaisser 9 , J. Gallagher 42 , E. Ganster 28 , S. Garrappa 2 , L. Gerhardt 27 , A. Ghadimi 43 , C. Glaser 30 , T. Glauch 23 , T. Glsenkamp 13 , A. Goldschmidt 27 , J.G. Gonzalez 9 , S. Goswami 43 , D. Grant 35 , T. Grgoire 12 , Z. Griffith 16 , S. Griswold 24 , M. Gndz 22 , C. Gnther 28 , C. Haack 23 , A. Hallgren 30 , R. Halliday 35 , L. Halve 28 , F. Halzen 16 , M. HaMinh 23 , K. Hanson 16 , J. Hardin 16 , A.A. Harnisch 35 , A. Haungs 8 , S. Hauser 28 , D. Hebecker 40 , K. Helbing 21 , F. Henningsen 23 , E.C. Hettinger 35 , S. Hickford 21 , J. Hignight 44 , C. Hill 45 , G.C. Hill 46 , K.D. Hoffman 25 , R. Hoffmann 21 , T. Hoinka 47 , B. Hokanson-Fasig 16 , K. Hoshina 16 , F. Huang 12 , M. Huber 23 , T. Huber 8 , K. Hultqvist 6 , M. Hnnefeld 47 , R. Hussain 16 , S. In 34 , N. Iovine 4 , A. Ishihara 45 , M. Jansson 6 , G.S. Japaridze 48 , M. Jeong 34 , B.J.P. Jones 49 , R. Joppe 28 , D. Kang 8 , W. Kang 34 , X. Kang 32 , A. Kappes 31 , D. Kappesser 29 , T. Karg 2 , M. Karl 23 , A. Karle 16 , U. Katz 13 , M. Kauer 16 , M. Kellermann 28 , J.L. Kelley 16 , A. Kheirandish 12 , K. Kin 45 , T. Kintscher 2 , J. Kiryluk 50 , S.R. Klein 18, 27 , R. Koirala 9 , H. Kolanoski 40 , L. Kpke 29 , C. Kopper 35 , S. Kopper 43 , D.J. Koskinen 5 , P. Koundal 8 , M. Kovacevich 32 , M. Kowalski 2, 40 , K. Krings 23 , N. Kurahashi 32 , A. Kyriacou 46 , C. Lagunas Gualda 2 , J.L. Lanfranchi 12 , M.J. Larson 25 , F. Lauber 21 , J.P. Lazar 10, 16 , J.W. Lee 34 , K. Leonard 16 , A. Leszczyńska 8 , Y. Li 12 , Q.R. Liu 16 , E. Lohfink 29 , C.J. LozanoMariscal 31 , L. Lu 45 , F. Lucarelli 7 , A. Ludwig 35, 51 , W. Luszczak 16 , Y. Lyu 18, 27 , W.Y. Ma 2 , J. Madsen 16 , K.B.M. Mahn 35 , Y. Makino 16 , S. Mancina 16 , I.C. Mariş 4 , R. Maruyama 52 , K. Mase 45 , F. McNally 53 , K. Meagher 16 , A. Medina 20 , M. Meier 45 , S. Meighen-Berger 23 , J. Merz 28 , J. Micallef 35 , D. Mockler 4 , T. Montaruli 7 , R.W. Moore 44 , R. Morse 16 , M. Moulai 14 , R. Naab 2 , R. Nagai 45 , U. Naumann 21 , J. Necker 2 , L.V. Nguyễn 35 , H. Niederhausen 23 , M.U. Nisa 35 , S.C. Nowicki 35 , D.R. Nygren 27 , A. ObertackePollmann 21 , M. Oehler 8 , A. Olivas 25 , E. O'Sullivan 30 , H. Pandya 9 , D.V. Pankova 12 , N. Park 16 , G.K. Parker 49 , E.N. Paudel 9 , L. Paul 11 , C. PrezdelosHeros 30 , S. Philippen 28 , D. Pieloth 47 , S. Pieper 21 , A. Pizzuto 16 , M. Plum 11 , Y. Popovych 29 , A. Porcelli 39 , M. PradoRodriguez 16 , P.B. Price 18 , B. Pries 35 , G.T. Przybylski 27 , C. Raab 4 , A. Raissi 3 , M. Rameez 5 , K. Rawlins 54 , I.C. Rea 23 , A. Rehman 9 , R. Reimann 28 , G. Renzi 4 , E. Resconi 23 , S. Reusch 2 , W. Rhode 47 , M. Richman 32 , B. Riedel 16 , S. Robertson 18, 27 , G. Roellinghoff 34 , M. Rongen 29 , C. Rott 34, 55 , T. Ruhe 47 , D. Ryckbosch 39 , D. RysewykCantu 35 , I. Safa 10, 16 , J. Saffer 8 , S.E. SanchezHerrera 35 , A. Sandrock 47 , J. Sandroos 29 , M. Santander 43 , S. Sarkar 56 , S. Sarkar 44 , K. Satalecka 2 , M. Scharf 28 , M. Schaufel 28 , H. Schieler 8 , P. Schlunder 47 , T. Schmidt 25 , A. Schneider 16 , J. Schneider 13 , F.G. Schrder 8, 9 , L. Schumacher 28 , S. Sclafani 32 , D. Seckel 9 , S. Seunarine 57 , A. Sharma 30 , S. Shefali 8 , M. Silva 16 , B. Skrzypek 10 , B. Smithers 49 , R. Snihur 16 , J. Soedingrekso 47 , D. Soldin 9 , G.M. Spiczak 57 , C. Spiering 2 , J. Stachurska 2 , M. Stamatikos 20 , T. Stanev 9 , R. Stein 2 , J. Stettner 28 , A. Steuer 29 , T. Stezelberger 27 , T. Strwald 21 , T. Stuttard 5 , G.W. Sullivan 25 , I. Taboada 33 , F. Tenholt 22 , S. Ter-Antonyan 41 , S. Tilav 9 , F. Tischbein 28 , K. Tollefson 35 , L. Tomankova 22 , C. Tnnis 58 , S. Toscano 4 , D. Tosi 16 , A. Trettin 2 , M. Tselengidou 13 , C.F. Tung 33 , A. Turcati 23 , R. Turcotte 8 , C.F. Turley 12 , J.P. Twagirayezu 35 , B. Ty 16 , M.A. UnlandElorrieta 31 , N. Valtonen-Mattila 30 , J. Vandenbroucke 16 , D. vanEijk 16 , N. vanEijndhoven 37 , D. Vannerom 14 , J. vanSanten 2 , S. Verpoest 39 , M. Vraeghe 39 , C. Walck 6 , A. Wallace 46 , T.B. Watson 49 , C. Weaver 35 , P. Weigel 14 , A. Weindl 8 , M.J. Weiss 12 , J. Weldert 29 , C. Wendt 16 , J. Werthebach 47 , M. Weyrauch 8 , B.J. Whelan 46 , N. Whitehorn 35, 51 , C.H. Wiebusch 28 , D.R. Williams 43 , M. Wolf 23 , K. Woschnagg 18 , G. Wrede 13 , J. Wulff 22 , X.W. Xu 41 , Y. Xu 50 , J.P. Yanez 44 , S. Yoshida 45 , T. Yuan 16 , Z. Zhang 50
Affiliation  

IceCube is a cubic-kilometer Cherenkov telescope operating at the South Pole. The main goal of IceCube is the detection of astrophysical neutrinos and the identification of their sources. High-energy muon neutrinos are observed via the secondary muons produced in charge current interactions with nuclei in the ice. Currently, the best performing muon track directional reconstruction is based on a maximum likelihood method using the arrival time distribution of Cherenkov photons registered by the experiment's photomultipliers. A known systematic shortcoming of the prevailing method is to assume a continuous energy loss along the muon track. However at energies >1 TeV the light yield from muons is dominated by stochastic showers. This paper discusses a generalized ansatz where the expected arrival time distribution is parametrized by a stochastic muon energy loss pattern. This more realistic parametrization of the loss profile leads to an improvement of the muon angular resolution of up to 20% for through-going tracks and up to a factor 2 for starting tracks over existing algorithms. Additionally, the procedure to estimate the directional reconstruction uncertainty has been improved to be more robust against numerical errors.



中文翻译:

利用大规模切伦科夫检测器的随机损失的μ子轨道重建

冰立方是在南极运行的立方公里切伦科夫望远镜。IceCube 的主要目标是探测天体物理中微子并确定它们的来源。高能μ子中微子是通过电荷电流与冰中原子核相互作用产生的二次μ子观察到的。目前,性能最好的 μ 子轨道定向重建是基于最大似然方法,使用由实验光电倍增器记录的切伦科夫光子的到达时间分布。现有方法的一个已知系统缺陷是假设沿 μ 子轨道存在连续的能量损失。然而,在能量 > 1 TeV 时,μ 子的光产额由随机阵雨支配。本文讨论了一种广义 ansatz,其中预期到达时间分布由随机 μ 子能量损失模式参数化。与现有算法相比,这种更现实的损耗曲线参数化可将直通轨迹的 μ 子角分辨率提高 20%,并将起始轨迹提高 2 倍。此外,估计方向重建不确定性的程序已得到改进,以对数值误差更加鲁棒。

更新日期:2021-08-12
down
wechat
bug