Deep neural network for pixel-level electromagnetic particle identification in the MicroBooNE liquid argon time projection chamber

被引:43
作者
Adams, C. [10 ]
Alrashed, M. [12 ]
An, R. [11 ]
Anthony, J. [3 ]
Asaadi, J. [28 ]
Ashkenazi, A. [16 ]
Auger, M. [1 ]
Balasubramanian, S. [32 ]
Baller, B. [9 ]
Barnes, C. [17 ]
Barr, G. [20 ]
Bass, M. [2 ]
Bay, F. [29 ]
Bhat, A. [25 ]
Bhattacharya, K. [21 ]
Bishai, M. [2 ]
Blake, A. [13 ]
Bolton, T. [12 ]
Camilleri, L. [7 ]
Caratelli, D. [9 ]
Terrazas, I. Caro [6 ]
Carr, R. [16 ]
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Chen, Y. [1 ]
Church, E. [21 ]
Cianci, D. [7 ]
Cohen, E. O. [26 ]
Collin, G. H. [16 ]
Conrad, J. M. [16 ]
Convery, M. [24 ]
Cooper-Troendle, L. [32 ]
Crespo-Anadon, J., I [7 ]
Del Tutto, M. [20 ]
Devitt, D. [13 ]
Diaz, A. [16 ]
Duffy, K. [9 ]
Dytman, S. [22 ]
Eberly, B. [8 ,24 ]
Ereditato, A. [1 ]
Sanchez, L. Escudero [3 ]
Esquivel, J. [25 ]
Evans, J. J. [15 ]
Fadeeva, A. A. [7 ]
Fitzpatrick, R. S. [17 ]
Fleming, B. T. [32 ]
Franco, D. [32 ]
Furmanski, A. P. [15 ]
Garcia-Gamez, D. [15 ]
机构
[1] Univ Bern, CH-3012 Bern, Switzerland
[2] Brookhaven Natl Lab, Upton, NY 11973 USA
[3] Univ Cambridge, Cambridge CB3 0HE, England
[4] Univ Chicago, Chicago, IL 60637 USA
[5] Univ Cincinnati, Cincinnati, OH 45221 USA
[6] Colorado State Univ, Ft Collins, CO 80523 USA
[7] Columbia Univ, New York, NY 10027 USA
[8] Davidson Coll, Davidson, NC 28035 USA
[9] Fermilab Natl Accelerator Lab, Batavia, IL 60510 USA
[10] Harvard Univ, Cambridge, MA 02138 USA
[11] IIT, Chicago, IL 60616 USA
[12] Kansas State Univ, Manhattan, KS 66506 USA
[13] Univ Lancaster, Lancaster LA1 4YW, England
[14] LANL, Los Alamos, NM 87545 USA
[15] Univ Manchester, Manchester M13 9PL, Lancs, England
[16] MIT, 77 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139 USA
[17] Univ Michigan, Ann Arbor, MI 48109 USA
[18] New Mexico State Univ, Las Cruces, NM 88003 USA
[19] Otterbein Univ, Westerville, OH 43081 USA
[20] Univ Oxford, Oxford OX1 3RH, England
[21] PNNL, Richland, WA 99352 USA
[22] Univ Pittsburgh, Pittsburgh, PA 15260 USA
[23] St Marys Univ Minnesota, Winona, MN 55987 USA
[24] SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA
[25] Syracuse Univ, Syracuse, NY 13244 USA
[26] Tel Aviv Univ, IL-69978 Tel Aviv, Israel
[27] Univ Tennessee, Knoxville, TN 37996 USA
[28] Univ Texas Arlington, Arlington, TX 76019 USA
[29] TUBITAK Space Technol Res Inst, METU Campus, TR-06800 Ankara, Turkey
[30] Tufts Univ, Medford, MA 02155 USA
[31] Virginia Tech, Ctr Neutrino Phys, Blacksburg, VA 24061 USA
[32] Yale Univ, New Haven, CT 06520 USA
基金
英国科学技术设施理事会; 美国国家科学基金会; 瑞士国家科学基金会;
关键词
D O I
10.1103/PhysRevD.99.092001
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We have developed a convolutional neural network that can make a pixel-level prediction of objects in image data recorded by a liquid argon time projection chamber (LArTPC) for the first time. We describe the network design, training techniques, and software tools developed to train this network. The goal of this work is to develop a complete deep neural network based data reconstruction chain for the MicroBooNE detector. We show the first demonstration of a network's validity on real LArTPC data using MicroBooNE collection plane images. The demonstration is performed for stopping muon and a nu(mu) charged-current neutral pion data samples.
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