Logotyp: till Uppsala universitets webbplats

uu.sePublikationer från Uppsala universitet
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Graph Neural Networks for low-energy event classification & reconstruction in IceCube
Loyola Univ Chicago, Dept Phys, Chicago, IL 60660 USA.
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Fysiska sektionen, Institutionen för fysik och astronomi, Högenergifysik. Uppsala Univ, Dept Phys & Astron, Box 516, S-75120 Uppsala, Sweden.ORCID-id: 0000-0002-7448-4189
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Fysiska sektionen, Institutionen för fysik och astronomi, Högenergifysik. Uppsala Univ, Dept Phys & Astron, Box 516, S-75120 Uppsala, Sweden.ORCID-id: 0000-0001-8588-7306
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Fysiska sektionen, Institutionen för fysik och astronomi, Högenergifysik. Uppsala Univ, Dept Phys & Astron, Box 516, S-75120 Uppsala, Sweden.ORCID-id: 0000-0001-5998-2553
Visa övriga samt affilieringar
Antal upphovsmän: 3812022 (Engelska)Ingår i: Journal of Instrumentation, E-ISSN 1748-0221, Vol. 17, nr 11, artikel-id P11003Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

IceCube, a cubic-kilometer array of optical sensors built to detect atmospheric and astrophysical neutrinos between 1 GeV and 1 PeV, is deployed 1.45 km to 2.45 km below the surface of the ice sheet at the South Pole. The classification and reconstruction of events from the in-ice detectors play a central role in the analysis of data from IceCube. Reconstructing and classifying events is a challenge due to the irregular detector geometry, inhomogeneous scattering and absorption of light in the ice and, below 100 GeV, the relatively low number of signal photons produced per event. To address this challenge, it is possible to represent IceCube events as point cloud graphs and use a Graph Neural Network (GNN) as the classification and reconstruction method. The GNN is capable of distinguishing neutrino events from cosmic-ray backgrounds, classifying different neutrino event types, and reconstructing the deposited energy, direction and interaction vertex. Based on simulation, we provide a comparison in the 1 GeV-100 GeV energy range to the current state-of-the-art maximum likelihood techniques used in current IceCube analyses, including the effects of known systematic uncertainties. For neutrino event classification, the GNN increases the signal efficiency by 18% at a fixed background rate, compared to current IceCube methods. Alternatively, the GNN offers a reduction of the background (i.e. false positive) rate by over a factor 8 (to below half a percent) at a fixed signal efficiency. For the reconstruction of energy, direction, and interaction vertex, the resolution improves by an average of 13%-20% compared to current maximum likelihood techniques in the energy range of 1 GeV-30 GeV. The GNN, when run on a GPU, is capable of processing IceCube events at a rate nearly double of the median IceCube trigger rate of 2.7 kHz, which opens the possibility of using low energy neutrinos in online searches for transient events.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
IOP Publishing Ltd Institute of Physics (IOP), 2022. Vol. 17, nr 11, artikel-id P11003
Nyckelord [en]
Analysis and statistical methods, Data analysis, Neutrino detectors, Particle identification methods
Nationell ämneskategori
Subatomär fysik Astronomi, astrofysik och kosmologi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-496710DOI: 10.1088/1748-0221/17/11/P11003ISI: 000898643400010OAI: oai:DiVA.org:uu-496710DiVA, id: diva2:1744983
Forskningsfinansiär
VetenskapsrådetSwedish National Infrastructure for Computing (SNIC)Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse
Anmärkning

For complete list of authors see http://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/17/11/P11003

Tillgänglig från: 2023-03-21 Skapad: 2023-03-21 Senast uppdaterad: 2024-12-03Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltext

Person

Beise, JakobBotner, OlgaGlaser, ChristianHallgren, AllanPérez de los Heros, CarlosValtonen-Mattila, Nora

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Beise, JakobBotner, OlgaGlaser, ChristianHallgren, AllanPérez de los Heros, CarlosValtonen-Mattila, Nora
Av organisationen
Högenergifysik
I samma tidskrift
Journal of Instrumentation
Subatomär fysikAstronomi, astrofysik och kosmologi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 184 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf