Pattern Recognition and Event Classification in the Search for Neutrinoless Double-Beta Decay with SuperNEMO

使用 SuperNEMO 寻找无中微子双贝塔衰变的模式识别和事件分类

基本信息

  • 批准号:
    2075924
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Studentship
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2018 至 无数据
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

SuperNEMO is an experiment, currently being commissioned, to search for neutrinoless double-beta decay and thereby address fundamental questions regarding the nature of the neutrino and the origin of the cosmic matter-antimatter asymmetry. The project, jointly led by UCL, is unique in the field through its combination of tracking and calorimetric information in the search for extremely rare nuclear decay modes with half-lives much longer than the age of the universe. SuperNEMO provides much richer per-event information than any other related experiment. Tracker hit positions and drift times, together with calorimeter timing and energy measurements, are combined to give a picture of each event. Although in this sense the detection principles are similar to those of collider experiments, in practice the challenges are quite different due to the extensive scattering of low-energy electrons and Y-rays and the wide variety of background isotopes with poorly known spatial distributions (both internal and external to the detector). SuperNEMO currently separates signal from background using a sequence of algorithms - clustering, track fitting and calorimeter association, prior to cut-based event classification. As each stage is performed sequentially, the latter stages can have no influence on the earlier ones - for example, if a particle track has been wrongly split there is no opportunity to recombine tracks later, even if other event characteristics strongly favour this hypothesis. More complex topologies are often completely mis-reconstructed and mis-categorised by the current approach. A more holistic event classification approach where a machine learning algorithm was allowed to find features on its own would allow us to combine some or all of these steps and generate distinctly better analysis outcomes.
SuperNEMO是一个目前正在进行的实验,旨在寻找无中微子双β衰变,从而解决有关中微子性质和宇宙物质-反物质不对称性起源的基本问题。该项目由UCL共同领导,通过将跟踪和量热信息相结合,在寻找半衰期远长于宇宙年龄的极其罕见的核衰变模式中独树一帜。SuperNEMO提供了比任何其他相关实验更丰富的事件信息。跟踪器的命中位置和漂移时间,连同热量计计时和能量测量,结合起来,给每个事件的图片。虽然从这个意义上说,探测原理与对撞机实验的原理相似,但实际上,由于低能电子和Y射线的广泛散射以及各种各样的背景同位素的空间分布(探测器内部和外部),挑战是完全不同的。SuperNEMO目前使用一系列算法将信号与背景分离-聚类,跟踪拟合和热量计关联,然后进行基于切割的事件分类。由于每个阶段都是按顺序进行的,后面的阶段对前面的阶段没有影响-例如,如果粒子轨迹被错误地分裂,那么后面就没有机会重新组合轨迹,即使其他事件特征强烈支持这一假设。更复杂的拓扑结构往往是完全错误的重建和错误的分类,目前的方法。一种更全面的事件分类方法,允许机器学习算法自己找到特征,这将使我们能够联合收割机结合部分或全部这些步骤,并产生明显更好的分析结果。

项目成果

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