《大型液閃探測器的精確快速事例重建》是依託重慶大學，由夏冬梅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：大型液閃探測器的精確快速事例重建
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：夏冬梅
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
大型液閃中微子實驗測量中微子質量等級、雙beta衰變等研究中微子物理前沿問題，屬於低能量低本底高精度實驗，對探測器能量分辨要求極高，高精度的事例重建將提高探測器的能量分辨。中微子候選事例的挑選依賴事例頂點，且頂點可用於本底的研究，因此高精度的頂點重建還將降低實驗的系統誤差。目前國際上大型液閃探測器由於光學模型簡單，導致重建精度不夠高且空間回響非均勻性較大。本項目將通過構造高精度的光學模型來提高能量重建的精度降低非均勻性，進而提高探測器的能量位置分辨。構造的高精度光學模型用於精確的頂點重建算法中，構造聯合的電荷時間極大似然重建，來提高頂點重建的精度降低偏差。本項目還將基於GPU替代傳統CPU開發重建軟體，來提高重建的速度。精確快速的事例重建軟體、高精度的光學模型、時間機率密度函式將可廣泛套用於國內國際上基於大型液閃探測器的中微子實驗如江門、SNO+、KamLAND等。
結題摘要
項目以大型中微子探測器為背景，如國內的大亞灣反應堆中微子實驗，研究了探測器事例重建的精度和速度。本研究以提高事例重建精度和速度為目標，基於大亞灣實驗的刻度數據和模擬軟體，以及探測器的實際實驗參數，研究了可提高探測器重建精度和速度的方法。 對於精確的事例重建，極大似然法是一種精確的重建方法，極大似然法以光學模型為基礎，通過建立似然函式，擬合最佳的事例頂點和能量參數。該方法提高重建精度的關鍵是提高光學模型的精度，本研究從光學模型入手，研究了各光學參數如液體閃爍體的衰減長度、光電倍增管的量子效率等對光學模型的影響，基於實驗測量對各參數進行調節後，得到了最佳的光學模型參數。進而提高了重建的精度。 對於重建速度。極大似然重建有重建精度高的優點，但由於擬合速度慢，導致事例重建速度慢。本研究首先從算法上進行最佳化，減少不必要的循環等。其次研究了利用GPU進行重建加速，研究結果表明基於GPU的重建速度比基於CPU的重建速度快10幾倍。 本研究的結果對於未來中微子實驗如江門實驗有重要意義。江門實驗採用與大亞灣實驗相近的探測器配置。因此具有相似的光學模型。但江門實驗對數據的精度要求更高，江門實驗的中微子挑選依賴中微子的重建能量及頂點，即中微子的挑選需要頂點能量cut，高精度的重建對中微子的挑選十分重要。江門實驗將建成國際上最大的中微子實驗站，每天將有大量的實驗數據，快速的事例重建才能提供快速的數據分析。重建速度太慢會造成數據堆積或者需要更大量的計算資源，因此提高重建速度就顯得尤為重要。本研究的方法和結果將套用於江門中微子實驗。研究者也正在進行江門實驗重建精度和速度的相關研究。
