Publication Date

10-1-2022

Document Type

Article

Publication Title

European Physical Journal C

Volume

82

Issue

10

DOI

10.1140/epjc/s10052-022-10791-2

Abstract

Liquid argon time projection chamber detector technology provides high spatial and calorimetric resolutions on the charged particles traversing liquid argon. As a result, the technology has been used in a number of recent neutrino experiments, and is the technology of choice for the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). In order to perform high precision measurements of neutrinos in the detector, final state particles need to be effectively identified, and their energy accurately reconstructed. This article proposes an algorithm based on a convolutional neural network to perform the classification of energy deposits and reconstructed particles as track-like or arising from electromagnetic cascades. Results from testing the algorithm on experimental data from ProtoDUNE-SP, a prototype of the DUNE far detector, are presented. The network identifies track- and shower-like particles, as well as Michel electrons, with high efficiency. The performance of the algorithm is consistent between experimental data and simulation.

Funding Number

DE-AC02-07CH11359

Funding Sponsor

National Science Foundation

Comments

Full author list: A. Abed Abud, B. Abi, R. Acciarri, M. A. Acero, M. R. Adames, G. Adamov, M. Adamowski, D. Adams, M. Adinolfi, A. Aduszkiewicz, J. Aguilar, Z. Ahmad, J. Ahmed, B. Aimard, B. Ali-Mohammadzadeh, T. Alion, K. Allison, S. Alonso Monsalve, M. AlRashed, C. Alt, A. Alton, R. Alvarez, P. Amedo, J. Anderson, C. Andreopoulos, M. Andreotti, M. Andrews, F. Andrianala, S. Andringa, N. Anfimov, A. Ankowski, M. Antoniassi, M. Antonova, A. Antoshkin, S. Antusch, A. Aranda-Fernandez, L. Arellano, L. O. Arnold, M. A. Arroyave, J. Asaadi, L. Asquith, A. Aurisano, V. Aushev, D. Autiero, V. Ayala Lara, M. Ayala-Torres, F. Azfar, M. Babicz, A. Back, H. Back, J. J. Back, C. Backhouse, I. Bagaturia, L. Bagby, N. Balashov, S. Balasubramanian, P. Baldi, B. Baller, B. Bambah, F. Barao, G. Barenboim, G. Barker, W. Barkhouse, C. Barnes, G. Barr, J. Barranco Monarca, A. Barros, N. Barros, J. L. Barrow, A. Basharina-Freshville, A. Bashyal, V. Basque, C. Batchelor, E. Batista das Chagas, J. Battat, F. Battisti, F. Bay, M. C. Q. Bazetto, J. Bazo Alba, J. F. Beacom, E. Bechetoille, B. Behera, C. Beigbeder, L. Bellantoni, G. Bellettini, V. Bellini, O. Beltramello, N. Benekos, C. Benitez Montiel, F. Bento Neves, J. Berger, S. Berkman, P. Bernardini, R. M. Berner, A. Bersani, S. Bertolucci, M. Betancourt, A. Betancur Rodríguez, A. Bevan, Y. Bezawada, T. S. Bezerra, A. Bhardwaj, V. Bhatnagar, M. Bhattacharjee, D. Bhattarai, S. Bhuller, B. Bhuyan, S. Biagi, J. Bian, M. Biassoni, K. Biery, B. Bilki, M. Bishai, A. Bitadze, A. Blake, F. Blaszczyk, G. Blazey, E. Blucher, J. Boissevain, S. Bolognesi, T. Bolton, L. Bomben, M. Bonesini, M. Bongrand, C. Bonilla-Diaz, F. Bonini, A. Booth, F. Boran, S. Bordoni, A. Borkum, N. Bostan, P. Bour, C. Bourgeois, D. Boyden, J. Bracinik, D. Braga, D. Brailsford, A. Branca, A. Brandt, J. Bremer, D. Breton, C. Brew, S. J. Brice, C. Brizzolari, C. Bromberg, J. Brooke, A. Bross, G. Brunetti, M. Brunetti, N. Buchanan, H. Budd, I. Butorov, I. Cagnoli, T. Cai, D. Caiulo, R. Calabrese, P. Calafiura, J. Calcutt, M. Calin, S. Calvez, E. Calvo, A. Caminata, M. Campanelli, D. Caratelli, D. Carber, J. Carceller, G. Carini, B. Carlus, M. F. Carneiro, P. Carniti, I. Caro Terrazas, H. Carranza, T. Carroll, J. F. Castaño Forero, A. Castillo, C. Castromonte, E. Catano-Mur, C. Cattadori, F. Cavalier, G. Cavallaro, F. Cavanna, S. Centro, G. Cerati, A. Cervelli, A. Cervera Villanueva, M. Chalifour, A. Chappell, E. Chardonnet, N. Charitonidis, A. Chatterjee, S. Chattopadhyay, M. Chavarry Neyra, H. Chen, M. Chen, Y. Chen, Z. Chen, Z. Chen-Wishart, Y. Cheon, D. Cherdack, C. Chi, S. Childress, R. Chirco, A. Chiriacescu, G. Chisnall, K. Cho, S. Choate, D. Chokheli, P. S. Chong, A. Christensen, D. Christian, G. Christodoulou, A. Chukanov, M. Chung, E. Church, V. Cicero, P. Clarke, G. Cline, T. E. Coan, A. G. Cocco, J. Coelho, N. Colton, E. Conley, R. Conley, J. Conrad, M. Convery, S. Copello, P. Cova, L. Cremaldi, L. Cremonesi, J. I. Crespo-Anadón, M. Crisler, E. Cristaldo, J. Crnkovic, R. Cross, A. Cudd, C. Cuesta, Y. Cui, D. Cussans, O. Dalager, H. Da Motta, L. Da Silva Peres, C. David, Q. David, G. S. Davies, S. Davini, J. Dawson, K. De, S. De, P. Debbins, I. De Bonis, M. Decowski, A. De Gouvea, P. C. De Holanda, I. L. De Icaza Astiz, A. Deisting, P. De Jong, A. Delbart, D. Delepine, M. Delgado, A. Dell’Acqua, N. Delmonte, P. De Lurgio, J. R. De Mello Neto, D. M. DeMuth, S. Dennis, C. Densham, G. W. Deptuch, A. De Roeck, V. De Romeri, G. De Souza, R. Devi, R. Dharmapalan, M. Dias, F. Diaz, J. Diaz, S. Di Domizio, L. Di Giulio, P. Ding, L. Di Noto, G. Dirkx, C. Distefano, R. Diurba, M. Diwan, Z. Djurcic, D. Doering, S. Dolan, F. Dolek, M. Dolinski, L. Domine, Y. Donon, D. Douglas, D. Douillet, A. Dragone, G. Drake, F. Drielsma, L. Duarte, D. Duchesneau, K. Duffy, P. Dunne, B. Dutta, H. Duyang, O. Dvornikov, D. Dwyer, A. Dyshkant, M. Eads, A. Earle, D. Edmunds, J. Eisch, L. Emberger, S. Emery, P. Englezos, A. Ereditato, T. Erjavec, C. Escobar, G. Eurin, J. J. Evans, E. Ewart, A. C. Ezeribe, K. Fahey, A. Falcone, M. Fani’, C. Farnese, Y. Farzan, D. Fedoseev, J. Felix, Y. Feng, E. Fernandez-Martinez, P. Fernandez Menendez, M. Fernandez Morales, F. Ferraro, L. Fields, P. Filip, F. Filthaut, M. Fiorini, V. Fischer, R. S. Fitzpatrick, W. Flanagan, B. Fleming, R. Flight, S. Fogarty, W. Foreman, J. Fowler, W. Fox, J. Franc, K. Francis, D. Franco, J. Freeman, J. Freestone, J. Fried, A. Friedland, F. Fuentes Robayo, S. Fuess, I. K. Furic, K. Furman, A. P. Furmanski, A. Gabrielli, A. Gago, H. Gallagher, A. Gallas, A. Gallego-Ros, N. Gallice, V. Galymov, E. Gamberini, T. Gamble, F. Ganacim, R. Gandhi, R. Gandrajula, F. Gao, S. Gao, D. Garcia-Gamez, M. Á. García-Peris, S. Gardiner, D. Gastler, J. Gauvreau, G. Ge, N. Geffroy, B. Gelli, A. Gendotti, S. Gent, Z. Ghorbani-Moghaddam, P. Giammaria, T. Giammaria, N. Giangiacomi, D. Gibin, I. Gil-Botella, S. Gilligan, C. Girerd, A. Giri, D. Gnani, O. Gogota, M. Gold, S. Gollapinni, K. Gollwitzer, R. A. Gomes, L. Gomez Bermeo, L. S. Gomez Fajardo, F. Gonnella, D. Gonzalez-Diaz, M. Gonzalez-Lopez, M. C. Goodman, O. Goodwin, S. Goswami, C. Gotti, E. Goudzovski, C. Grace, R. Gran, E. Granados, P. Granger, A. Grant, C. Grant, D. Gratieri, P. Green, L. Greenler, J. Greer, J. Grenard, C. Griffith, M. Groh, J. Grudzinski, K. Grzelak, W. Gu, E. Guardincerri, V. Guarino, M. Guarise, R. Guenette, E. Guerard, M. Guerzoni, D. Guffanti, A. Guglielmi, B. Guo, A. Gupta, V. Gupta, K. Guthikonda, R. Gutierrez, P. Guzowski, M. M. Guzzo, S. Gwon, C. Ha, K. Haaf, A. Habig, H. Hadavand, R. Haenni, A. Hahn, J. Haiston, P. Hamacher-Baumann, T. Hamernik, P. Hamilton, J. Han, D. A. Harris, J. Hartnell, T. Hartnett, J. Harton, T. Hasegawa, C. Hasnip, R. Hatcher, K. W. Hatfield, A. Hatzikoutelis, C. Hayes, K. Hayrapetyan, J. Hays, E. Hazen, M. He, A. Heavey, K. M. Heeger, J. Heise, S. Henry, M. Hernandez Morquecho, K. Herner, J. Hewes, C. Hilgenberg, T. Hill, S. J. Hillier, A. Himmel, E. Hinkle, L. R. Hirsch, J. Ho, J. Hoff, A. Holin, E. Hoppe, G. A. Horton-Smith, M. Hostert, A. Hourlier, B. Howard, R. Howell, J. Hoyos, I. Hristova, M. S. Hronek, J. Huang, Z. Hulcher, G. Iles, N. Ilic, A. M. Iliescu, R. Illingworth, G. Ingratta, A. Ioannisian, B. Irwin, L. Isenhower, R. Itay, C. M. Jackson, V. Jain, E. James, W. Jang, B. Jargowsky, F. Jediny, D. Jena, Y. Jeong, C. Jesús-Valls, X. Ji, L. Jiang, S. Jiménez, A. Jipa, R. Johnson, W. Johnson, N. Johnston, B. Jones, S. Jones, M. Judah, C. Jung, T. Junk, Y. Jwa, M. Kabirnezhad, A. Kaboth, I. Kadenko, I. Kakorin, A. Kalitkina, D. Kalra, F. Kamiya, N. Kaneshige, D. M. Kaplan, G. Karagiorgi, G. Karaman, A. Karcher, M. Karolak, Y. Karyotakis, S. Kasai, S. P. Kasetti, L. Kashur, N. Kazaryan, E. Kearns, P. Keener, K. J. Kelly, E. Kemp, O. Kemularia, W. Ketchum, S. H. Kettell, M. Khabibullin, A. Khotjantsev, A. Khvedelidze, D. Kim, B. King, B. Kirby, M. Kirby, J. Klein, A. Klustova, T. Kobilarcik, K. Koehler, L. W. Koerner, D. H. Koh, S. Kohn, P. P. Koller, L. Kolupaeva, D. Korablev, M. Kordosky, T. Kosc, U. Kose, V. Kostelecky, K. Kothekar, R. Kralik, L. Kreczko, F. Krennrich, I. Kreslo, W. Kropp, T. Kroupova, S. Kubota, Y. Kudenko, V. A. Kudryavtsev, S. Kulagin, J. Kumar, P. Kumar, P. Kunze, N. Kurita, C. Kuruppu, V. Kus, T. Kutter, J. Kvasnicka, D. Kwak, A. Lambert, B. Land, C. E. Lane, K. Lang, T. Langford, M. Langstaff, J. Larkin, P. Lasorak, D. Last, A. Laundrie, G. Laurenti, A. Lawrence, I. Lazanu, R. LaZur, M. Lazzaroni, T. Le, S. Leardini, J. Learned, P. LeBrun, T. LeCompte, C. Lee, S. Lee, G. Lehmann Miotto, R. Lehnert, M. Leigui de Oliveira, M. Leitner, L. M. Lepin, S. Li, Y. Li, H. Liao, C. Lin, Q. Lin, S. Lin, R. A. Lineros, J. Ling, A. Lister, B. R. Littlejohn, J. Liu, Y. Liu, S. Lockwitz, T. Loew, M. Lokajicek, I. Lomidze, K. Long, T. Lord, J. LoSecco, W. C. Louis, X. Lu, K. Luk, B. Lunday, X. Luo, E. Luppi, T. Lux, V. P. Luzio, J. Maalmi, D. MacFarlane, A. Machado, P. Machado, C. Macias, J. Macier, A. Maddalena, A. Madera, P. Madigan, S. Magill, K. Mahn, A. Maio, A. Major, J. A. Maloney, G. Mandrioli, R. C. Mandujano, J. C. Maneira, L. Manenti, S. Manly, A. Mann, K. Manolopoulos, M. Manrique Plata, V. N. Manyam, L. Manzanillas, M. Marchan, A. Marchionni, W. Marciano, D. Marfatia, C. Mariani, J. Maricic, R. Marie, F. Marinho, A. D. Marino, D. Marsden, M. Marshak, C. Marshall, J. Marshall, J. Marteau, J. Martin-Albo, N. Martinez, D. A. Martinez Caicedo, P. Martínez Miravé, S. Martynenko, V. Mascagna, K. Mason, A. Mastbaum, F. Matichard, S. Matsuno, J. Matthews, C. Mauger, N. Mauri, K. Mavrokoridis, I. Mawby, R. Mazza, A. Mazzacane, E. Mazzucato, T. McAskill, E. McCluskey, N. McConkey, K. S. McFarland, C. McGrew, A. McNab, A. Mefodiev, P. Mehta, P. Melas, O. Mena, H. Mendez, P. Mendez, D. P. Méndez, A. Menegolli, G. Meng, M. Messier, W. Metcalf, T. Mettler, M. Mewes, H. Meyer, T. Miao, G. Michna, T. Miedema, V. Mikola, R. Milincic, G. Miller, W. Miller, J. Mills, O. Mineev, A. Minotti, O. G. Miranda, S. Miryala, C. Mishra, S. Mishra, A. Mislivec, M. Mitchell, D. Mladenov, I. Mocioiu, K. Moffat, N. Moggi, R. Mohanta, T. A. Mohayai, N. Mokhov, J. A. Molina, L. Molina Bueno, E. Montagna, A. Montanari, C. Montanari, D. Montanari, L. M. Montano Zetina, S. Moon, M. Mooney, A. F. Moor, D. Moreno, D. Moretti, C. Morris, C. Mossey, M. Mote, E. Motuk, C. A. Moura, J. Mousseau, G. Mouster, W. Mu, L. Mualem, J. Mueller, M. Muether, S. Mufson, F. Muheim, A. Muir, M. Mulhearn, D. Munford, H. Muramatsu, S. Murphy, J. Musser, J. Nachtman, S. Nagu, M. Nalbandyan, R. Nandakumar, D. Naples, S. Narita, A. Nath, A. Navrer-Agasson, N. Nayak, M. Nebot-Guinot, K. Negishi, J. K. Nelson, J. Nesbit, M. Nessi, D. Newbold, M. Newcomer, H. Newton, R. Nichol, F. Nicolas-Arnaldos, A. Nikolica, E. Niner, K. Nishimura, A. Norman, A. Norrick, R. Northrop, P. Novella, J. A. Nowak, M. Oberling, J. Ochoa-Ricoux, A. Olivier, A. Olshevskiy, Y. Onel, Y. Onishchuk, J. Ott, L. Pagani, G. Palacio, O. Palamara, S. Palestini, J. M. Paley, M. Pallavicini, C. Palomares, W. Panduro Vazquez, E. Pantic, V. Paolone, V. Papadimitriou, R. Papaleo, A. Papanestis, S. Paramesvaran, S. Parke, E. Parozzi, Z. Parsa, M. Parvu, S. Pascoli, L. Pasqualini, J. Pasternak, J. Pater, C. Patrick, L. Patrizii, R. B. Patterson, S. Patton, T. Patzak, A. Paudel, B. Paulos, L. Paulucci, Z. Pavlovic, G. Pawloski, D. Payne, V. Pec, S. J. Peeters, A. Pena Perez, E. Pennacchio, A. Penzo, O. L. Peres, J. Perry, D. Pershey, G. Pessina, G. Petrillo, C. Petta, R. Petti, V. Pia, F. Piastra, L. Pickering, F. Pietropaolo, V. L. Pimentel, G. Pinaroli, K. Plows, R. Plunkett, R. Poling, F. Pompa, X. Pons, N. Poonthottathil, F. Poppi, S. Pordes, J. Porter, M. Potekhin, R. Potenza, B. V. Potukuchi, J. Pozimski, M. Pozzato, S. Prakash, T. Prakash, M. Prest, S. Prince, F. Psihas, D. Pugnere, X. Qian, J. Raaf, V. Radeka, J. Rademacker, B. Radics, A. Rafique, E. Raguzin, M. Rai, M. Rajaoalisoa, I. Rakhno, A. Rakotonandrasana, L. Rakotondravohitra, R. Rameika, M. Ramirez Delgado, B. Ramson, A. Rappoldi, G. Raselli, P. Ratoff, S. Raut, R. Razakamiandra, E. Rea, J. Real, B. Rebel, R. Rechenmacher, M. Reggiani-Guzzo, J. Reichenbacher, S. D. Reitzner, H. Rejeb Sfar, A. Renshaw, S. Rescia, F. Resnati, A. Reynolds, M. Ribas, S. Riboldi, C. Riccio, G. Riccobene, L. C. Rice, J. Ricol, A. Rigamonti, Y. Rigaut, E. V. Rincón, H. Ritchie-Yates, D. Rivera, A. Robert, L. Rochester, M. Roda, P. Rodrigues, M. J. Rodriguez Alonso, E. Rodriguez Bonilla, J. Rodriguez Rondon, S. Rosauro-Alcaraz, M. Rosenberg, P. Rosier, B. Roskovec, M. Rossella, M. Rossi, J. Rout, P. Roy, A. Rubbia, C. Rubbia, B. Russell, D. Ruterbories, A. Rybnikov, A. Saa-Hernandez, R. Saakyan, S. Sacerdoti, T. Safford, N. Sahu, P. Sala, N. Samios, O. Samoylov, M. Sanchez, V. Sandberg, D. A. Sanders, D. Sankey, S. Santana, M. Santos-Maldonado, N. Saoulidou, P. Sapienza, C. Sarasty, I. Sarcevic, G. Savage, V. Savinov, A. Scaramelli, A. Scarff, A. Scarpelli, T. Schefke, H. Schellman, S. Schifano, P. Schlabach, D. Schmitz, A. W. Schneider, K. Scholberg, A. Schukraft, E. Segreto, A. Selyunin, C. R. Senise Jr., J. Sensenig, A. Sergi, D. Sgalaberna, M. Shaevitz, S. Shafaq, F. Shaker, M. Shamma, R. Sharankova, H. R. Sharma, R. Sharma, R. K. Sharma, T. Shaw, K. Shchablo, C. Shepherd-Themistocleous, A. Sheshukov, S. Shin, I. Shoemaker, D. Shooltz, R. Shrock, H. Siegel, L. Simard, J. Sinclair, G. Sinev, J. Singh, J. Singh, L. Singh, P. Singh, V. Singh, R. Sipos, F. Sippach, G. Sirri, A. Sitraka, K. Siyeon, K. Skarpaas, A. Smith, E. Smith, P. Smith, J. Smolik, M. Smy, E. Snider, P. Snopok, D. Snowden-Ifft, M. Soares Nunes, H. Sobel, M. Soderberg, S. Sokolov, C. J. Solano Salinas, S. Söldner-Rembold, S. Soleti, N. Solomey, V. Solovov, W. E. Sondheim, M. Sorel, A. Sotnikov, J. Soto-Oton, F. Soto Ugaldi, A. Sousa, K. Soustruznik, F. Spagliardi, M. Spanu, J. Spitz, N. J. C. Spooner, K. Spurgeon, M. Stancari, L. Stanco, C. Stanford, D. Stefan, R. Stein, H. Steiner, A. F. Steklain Lisbôa, J. Stewart, B. Stillwell, J. Stock, F. Stocker, T. Stokes, M. Strait, T. Strauss, L. Strigari, A. Stuart, J. G. Suarez, J. Suárez Sunción, R. Sulej, H. Sullivan, D. Summers, A. Surdo, V. Susic, L. Suter, C. Sutera, R. Svoboda, B. Szczerbinska, A. M. Szelc, H. Tanaka, S. Tang, A. Tapia, B. Tapia Oregui, A. Tapper, S. Tariq, E. Tarpara, N. Tata, E. Tatar, R. Tayloe, A. Teklu, P. Tennessen, M. Tenti, K. Terao, C. A. Ternes, F. Terranova, G. Testera, T. Thakore, A. Thea, J. L. Thompson, C. Thorn, S. Timm, V. Tishchenko, L. Tomassetti, A. Tonazzo, D. Torbunov, M. Torti, M. Tortola, F. Tortorici, N. Tosi, D. Totani, M. Toups, C. Touramanis, R. Travaglini, J. Trevor, S. Trilov, W. H. Trzaska, Y. Tsai, Y. Tsai, Z. Tsamalaidze, K. Tsang, N. Tsverava, S. Tufanli, C. Tull, E. Tyley, M. Tzanov, L. Uboldi, M. A. Uchida, J. Urheim, T. Usher, S. Uzunyan, M. R. Vagins, P. Vahle, S. Valder, G. A. Valdiviesso, E. Valencia, R. Valentim, Z. Vallari, E. Vallazza, J. W. Valle, S. Vallecorsa, R. Van Berg, R. G. Van de Water, D. Vanegas Forero, D. Vannerom, F. Varanini, D. Vargas, G. Varner, J. Vasel, S. Vasina, G. Vasseur, N. Vaughan, K. Vaziri, S. Ventura, A. Verdugo, S. Vergani, M. A. Vermeulen, M. Verzocchi, M. Vicenzi, H. Vieira de Souza, C. Vignoli, C. Vilela, B. Viren, T. Vrba, T. Wachala, A. V. Waldron, M. Wallbank, C. Wallis, H. Wang, J. Wang, L. Wang, M. H. Wang, X. Wang, Y. Wang, Y. Wang, K. Warburton, D. Warner, M. Wascko, D. Waters, A. Watson, K. Wawrowska, P. Weatherly, A. Weber, M. Weber, H. Wei, A. Weinstein, D. Wenman, M. Wetstein, A. White, L. H. Whitehead, D. Whittington, M. J. Wilking, A. Wilkinson, C. Wilkinson, Z. Williams, F. Wilson, R. J. Wilson, W. Wisniewski, J. Wolcott, T. Wongjirad, A. Wood, K. Wood, E. Worcester, M. Worcester, K. Wresilo, C. Wret, W. Wu, W. Wu, Y. Xiao, F. Xie, B. Yaeggy, E. Yandel, G. Yang, K. Yang, T. Yang, A. Yankelevich, N. Yershov, K. Yonehara, Y. Yoon, T. Young, B. Yu, H. Yu, H. Yu, J. Yu, Y. Yu, W. Yuan, R. Zaki, J. Zalesak, L. Zambelli, B. Zamorano, A. Zani, L. Zazueta, G. Zeller, J. Zennamo, K. Zeug, C. Zhang, S. Zhang, Y. Zhang, M. Zhao, E. Zhivun, G. Zhu, E. D. Zimmerman, S. Zucchelli, J. Zuklin, V. Zutshi & R. Zwaska

Creative Commons License

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

Department

Physics and Astronomy

Download

Share

COinS