1. Novel event classification based on spectral analysis of scintillation waveforms in Double Chooz
- Author
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R. Sharankova, H. Furuta, L. Camilleri, C. Palomares, H. Gomez, V. Sibille, P. Novella, T. Sumiyoshi, Christopher Wiebusch, M. Settimo, A. Hourlier, T. Brugière, J. Maeda, R. Santorelli, Anselmo Meregaglia, A. Onillon, J.V. Dawson, D. Hellwig, Luis González, B. Reinhold, L. Oberauer, T. Miletic, D. Kryn, T. Abrahão, G. Yang, F. Yermia, M. Cerrada, Achim Stahl, J. Haser, Anatael Cabrera, Ying Sun, P. Soldin, M. Kaneda, J. M. López-Castaño, A. Oralbaev, Masaki Ishitsuka, D. Navas-Nicolás, C. E. Lane, Stefan Schönert, F. Suekane, J. C. dos Anjos, Muriel Fallot, John M. LoSecco, L.F.F. Stokes, A.V. Etenko, I. M. Pepe, D. Lhuillier, I. Bekman, G. Mention, M. Vivier, S. Appel, I. Stancu, J. Maricic, M. Skorokhvatov, D. Franco, E. Chauveau, H. de Kerret, Stefan Schoppmann, C. Lastoria, Christian Buck, I. Gil-Botella, C. Veyssiere, Tobias Lachenmaier, A. Givaudan, K. Kale, T.J.C. Bezerra, Masahiro Kuze, Z. Djurcic, G. Pronost, V. Sinev, H. Almazan, Bayarto Lubsandorzhiev, P. Kampmann, B. Viaud, P. Chimenti, Thierry Lasserre, T. Matsubara, T. Hara, A. Tonazzo, O. Corpace, J. I. Crespo-Anadón, Takeo Kawasaki, R. Milincic, J. Busenitz, C. Mariani, A. Minotti, Josef Jochum, Ernesto Kemp, Cécile Jollet, H. P. Lima, L. B. Bezrukov, M. Obolensky, Manfred Lindner, E. Blucher, Maury Goodman, S. V. Sukhotin, Stephen Robert Wagner, Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées ( SUBATECH ), IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire ( IMT Atlantique ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Nantes ( UN ), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien ( IPHC ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ), AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Double Chooz, Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - Faculté des Sciences et des Techniques, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Abrahao, T, Almazan, H, Anjos, J, Appel, S, Bekman, I, Bezerra, T, Bezrukov, L, Blucher, E, Brugiere, T, Buck, C, Busenitz, J, Cabrera, A, Camilleri, L, Cerrada, M, Chauveau, E, Chimenti, P, Corpace, O, Crespo-Anadon, J, Dawson, J, Djurcic, Z, Etenko, A, Fallot, M, Franco, D, Furuta, H, Gil-Botella, I, Givaudan, A, Gomez, H, Gonzalez, L, Goodman, M, Hara, T, Haser, J, Hellwig, D, Hourlier, A, Ishitsuka, M, Jochum, J, Jollet, C, Kale, K, Kampmann, P, Kaneda, M, Kawasaki, T, Kemp, E, De Kerret, H, Kryn, D, Kuze, M, Lachenmaier, T, Lane, C, Lasserre, T, Lastoria, C, Lhuillier, D, Lima, H, Lindner, M, Lopez-Castano, J, Losecco, J, Lubsandorzhiev, B, Maeda, J, Mariani, C, Maricic, J, Matsubara, T, Mention, G, Meregaglia, A, Miletic, T, Milincic, R, Minotti, A, Navas-Nicolas, D, Novella, P, Oberauer, L, Obolensky, M, Onillon, A, Oralbaev, A, Palomares, C, Pepe, I, Pronost, G, Reinhold, B, Santorelli, R, Schonert, S, Schoppmann, S, Settimo, M, Sharankova, R, Sibille, V, Sinev, V, Skorokhvatov, M, Soldin, P, Stahl, A, Stancu, I, Stokes, L, Suekane, F, Sukhotin, S, Sumiyoshi, T, Sun, Y, Tonazzo, A, Veyssiere, C, Viaud, B, Vivier, M, Wagner, S, Wiebusch, C, Yang, G, Yermia, F, Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, and PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
- Subjects
data analysis method ,gas and liquid scintillators) ,Physics - Instrumentation and Detectors ,Computer science ,Physics::Instrumentation and Detectors ,scintillation counter: liquid ,shape analysis ,FOS: Physical sciences ,CHOOZ ,Scintillator ,power spectrum ,01 natural sciences ,NO ,High Energy Physics - Experiment ,Neutrino detector ,Particle identification methods ,Particle identification method ,High Energy Physics - Experiment (hep-ex) ,Fourier transformation ,[ PHYS.HEXP ] Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] ,0103 physical sciences ,Digital signal processing (DSP) ,[PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex] ,Neutrino detectors ,ddc:610 ,[PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET]Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,010306 general physics ,Instrumentation ,[ PHYS.PHYS.PHYS-INS-DET ] Physics [physics]/Physics [physics]/Instrumentation and Detectors [physics.ins-det] ,Mathematical Physics ,Scintillation ,Digital signal processing (DSP), Neutrino detectors, Particle identification methods, Scintillators, scintillation and light emission processes (solid, gas and liquid scintillators) ,010308 nuclear & particles physics ,background ,Detector ,Spectral density ,Ranging ,Scintillators, scintillation and light emission processes (solid, gas and liquid scintillators) ,Instrumentation and Detectors (physics.ins-det) ,sensitivity ,Double Chooz ,scintillation and light emission processes (solid ,Scintillators ,High Energy Physics::Experiment ,Algorithm ,performance ,Shape analysis (digital geometry) - Abstract
Liquid scintillators are a common choice for neutrino physics experiments, but their capabilities to perform background rejection by scintillation pulse shape discrimination is generally limited in large detectors. This paper describes a novel approach for a pulse shape based event classification developed in the context of the Double Chooz reactor antineutrino experiment. Unlike previous implementations, this method uses the Fourier power spectra of the scintillation pulse shapes to obtain event-wise information. A classification variable built from spectral information was able to achieve an unprecedented performance, despite the lack of optimization at the detector design level. Several examples of event classification are provided, ranging from differentiation between the detector volumes and an efficient rejection of instrumental light noise, to some sensitivity to the particle type, such as stopping muons, ortho-positronium formation, alpha particles as well as electrons and positrons. In combination with other techniques the method is expected to allow for a versatile and more efficient background rejection in the future, especially if detector optimization is taken into account at the design level., 27 pages, 14 figures
- Published
- 2018
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