Improvement in fast particle track reconstruction with robust statistics
Improvement in fast particle track reconstruction with robust statistics
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通过稳健的统计数据改进快速粒子轨迹重建
DOI：
10.1016/j.nima.2013.10.074
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发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Aartsen M
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Aartsen M
冰立方项目已经将1公里深的南极天然冰改造成了切伦科夫探测器。μ介子中微子被探测到，它们的方向是通过绘制由二次μ介子轨迹产生的光来推断的，这些光是由光电倍增管测量的。由于噪声、冰介质中的光散射以及宇宙射线μ介子的大通量导致探测器内同时存在多个μ介子的可能性，从观测到的光重建μ介子轨道是具有挑战性的。本文描述了两个问题：(1)轨道重建问题，在给定一组观测数据的情况下，目标是恢复μ子的轨道；(2)共入射事件问题，即确定在一个时间窗口内有多少μ子在探测器中活动。我们的方法不是通过开发更复杂的物理模型来解决这些问题，这些模型应用于分析的后期阶段，而是通过数据过滤器和稳健的统计技术来增强探测器的早期重建。这些可以在在线重建的水平上实现，因此，改进所有随后的重建。利用轨道重建的标准度量中位数角分辨率，在初始重建方向上的精度提高了13%。我们还提出了在测量一致事件中的μ子数量方面的改进：我们可以在98%的时间内准确地确定μ子的数量。
The IceCube project has transformed 1 km3of deep natural Antarctic ice into a Cherenkov detector. Muon neutrinos are detected and their direction is inferred by mapping the light produced by the secondary muon track inside the volume instrumented with photomultipliers. Reconstructing the muon track from the observed light is challenging due to noise, light scattering in the ice medium, and the possibility of simultaneously having multiple muons inside the detector, resulting from the large flux of cosmic ray muons.This paper describes work on two problems: (1) thetrack reconstructionproblem, in which, given a set of observations, the goal is to recover the track of a muon; and (2) thecoincident eventproblem, which is to determine how many muons are active in the detector during a time window. Rather than solving these problems by developing more complex physical models that are applied at later stages of the analysis, our approach is to augment the detector's early reconstruction with data filters and robust statistical techniques. These can be implemented at the level of on-line reconstruction and, therefore, improve all subsequent reconstructions. Using the metric of median angular resolution, a standard metric for track reconstruction, we improve the accuracy in the initial reconstruction direction by 13%. We also present improvements in measuring the number of muons in coincident events: we can accurately determine the number of muons 98% of the time.
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