[PPT] - U n d e r s t a n d i n g N e u t r i n o I n PowerPoint Presentation

SLIDE 1

U n d e r s t a n d i n g N e u t r i n

I

n t e r a c t i

n

s U s i n g D e e p L e a r n i n g

A d a m A u r i s a n

U

n i v e r s i t y

f

C i n c i n n a t i G P U T e c h n

l
g

y C

n

f e r e n c e Wa s h i n g t

n

D . C . 2 N

v

e m b e r 2 1 7

SLIDE 2

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2

N e u t r i n

s

i n t h e S t a n d a r d Mo d e l

N e u t r i n

s
n

l y f e e l t h e w e a k f

r

c e I n t h e S M n e u t r i n

s

a r e m a s s l e s s

1 9 3 : Wo l f g a n g P a u l i p r

p
s

e d n e u t r i n

s

t

m

a k e b d e c a y s c

n

s e r v e e n e r g y 1 9 5 6 : C

w

a n a n d R e i n e s d i s c

v

e r e d t h e ne 1 9 6 2 : L e d e r m a n , S c h w a r t z , a n d S t e i n b e r g e r d i s c

v

e r e d t h e nm 2 : D O N U T c

l

l a b

r

a t i

n

d i s c

v

e r e d t h e nt

SLIDE 3

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 3

T h e P l

t

T h i c k e n s .

S

N O

–

S h

w

e d t h a t ne f r

m

t h e s u n l e s s t h a n e x p e c t e d

–

T

t

a l n u m b e r

f

n e u t r i n

s

a g r e e d w i t h e x p e c t a t i

n

s

S

u p e r

K

a m i

k

a n d e

– L

k

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r

nm p r

d

u c e d i n t h e a t m

s

p h e r e b y c

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m i c r a y s

– D

e f i c i t

f

nm g

i

n g u p t h r

u

g h t h e e a r t h c

m

p a r e d t

t

h

s

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m

i n g d

w

n f r

m

t h e s k y .

SLIDE 4

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 4

T h e P l

t

T h i c k e n s . O s c i l l a t i

n

s !

S

N O

–

S h

w

e d t h a t ne f r

m

t h e s u n l e s s t h a n e x p e c t e d

–

T

t

a l n u m b e r

f

n e u t r i n

s

a g r e e d w i t h e x p e c t a t i

n

s

S

u p e r

K

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k

a n d e

– L

k

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nm p r

d

u c e d i n t h e a t m

s

p h e r e b y c

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m i c r a y s

– D

e f i c i t

f

nm g

i

n g u p t h r

u

g h t h e e a r t h c

m

p a r e d t

t

h

s

e c

m

i n g d

w

n f r

m

t h e s k y .

SLIDE 5

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 5

N e u t r i n

s

h a v e Ma s s !

N e u t r i n

s

a r e p r

d

u c e d w i t h a d e f i n i t e f l a v

r

T h e y t r a v e l a s a s u p e r p

s

i t i

n
f

m a s s s t a t e s T h e y i n t e r a c t w i t h a d e f i n i t e f l a v

r

– m a y b e d i fg e r e n t t h a n i t s s t a r t i n g f l a v

r

N e u t r i n

s
s

c i l l a t i

n

s a r e

n

l y s e n s i t i v e Dm

2

= m

j 2

– m

i 2

N

t

a b s

l

u t e m a s s e s ! L = b a s e l i n e t r a v e l e d

SLIDE 6

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 6

N e u t r i n

s

h a v e Ma s s !

s i n

2

2 q Dm

2

SLIDE 7

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 7

. B u t N

t

Mu c h

n e u t r i n

s

1

6

t i m e s l i g h t e r t h a n e l e c t r

n

s !

N

e u t r i n

s

c i l l a t i

n

s r a i s e a s m a n y q u e s t i

n

s a s t h e y a n s w e r

–

Wh y a r e n e u t r i n

s

s

m

u c h l i g h t e r t h a n e v e r y

t

h e r p a r t i c l e s ?

–

Wh y i s n e u t r i n

m

i x i n g s

m

u c h l a r g e r t h a n q u a r k m i x i n g ?

–

A r e n e u t r i n

s

t h e i r

w

n a n t i p a r t i c l e s ?

–

D

t

h e y v i

l

a t e C P ? B y e n

u

g h t

e

x p l a i n t h e m a tu e r

a

n t i m a tu e r a s y m m e t r y

f

t h e u n i v e r s e ?

N

e u t r i n

e

x p e r i m e n t s c a n h e l p , b u t i t i s c r u c i a l t h a t w e c a n :

–

S e p a r a t e n e u t r i n

f

l a v

r

s e fg i c i e n t l y a n d w i t h h i g h p u r i t y

–

A c c u r a t e l y e s t i m a t e t h e n e u t r i n

’

s e n e r g y

SLIDE 8

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 8

N u MI O fg

A

x i s ne A p p e a r a n c e E x p e r i m e n t

N O v A i s a l

n

g

b

a s e l i n e n e u t r i n

s

c i l l a t i

n

e x p e r i m e n t l

c

a t e d 1 4 m r a d

fg
a

x i s f r

m

t h e N u MI b e a m d e s i g n e d t

m

e a s u r e : ne a p p e a r a n c e

Ma

s s h i e r a r c h y

C

P v i

l

a t i

n
q2

3

c

t a n t

nm d i s a p p e a r a n c e

I

m p r

v

e d p r e c i s i

n
n

| Dm

2 3 2

| a n d q2

3

O t h e r s

S

h

r

t

b

a s e l i n e s t e r i l e s

C

r

s

s s e c t i

n

s

S

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v

a e

E

x

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N C d i s a p p e a r a n c e

S

e a r c h f

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s t e r i l e n e u t r i n

s
C
n

s t r a i n q3

4

a n d q2

4

SLIDE 9

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 9

N u MI O fg

A

x i s ne A p p e a r a n c e E x p e r i m e n t

N O v A i s a l

n

g

b

a s e l i n e n e u t r i n

s

c i l l a t i

n

e x p e r i m e n t l

c

a t e d 1 4 m r a d

fg
a

x i s f r

m

t h e N u MI b e a m d e s i g n e d t

m

e a s u r e : ne a p p e a r a n c e

Ma

s s h i e r a r c h y

C

P v i

l

a t i

n
q2

3

c

t a n t

nm d i s a p p e a r a n c e

I

m p r

v

e d p r e c i s i

n
n

| Dm

2 3 2

| a n d q2

3

O t h e r s

S

h

r

t

b

a s e l i n e s t e r i l e s

C

r

s

s s e c t i

n

s

S

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v

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E

x

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N C d i s a p p e a r a n c e

S

e a r c h f

r

s t e r i l e n e u t r i n

s
C
n

s t r a i n q3

4

a n d q2

4

SLIDE 10

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1

N O v A D e t e c t

r

D e s i g n

F a r d e t e c t

r

( F D )

1

4 k t

n
6

5 % a c t i v e m a s s

~

3 4 4 , c h a n n e l s

N e a r d e t e c t

r

( N D )

. 3 k t

n
F

u n c t i

n

a l l y e q u i v a l e n t t

F

D f

r

s y s t e m a t i c u n c e r t a i n t y r e d u c t i

n
F

a s t e r e l e c t r

n

i c s

Mu
n

c a t c h e r t

c
n

t a i n m u

n

s

~

2 , c h a n n e l s

L

w

Z t r a c k i n g c a l

r

i m e t e r c

m

p

s

e d

f

a l t e r n a t i n g h

r

i z

n

t a l a n d v e r t i c a l p l a n e s

f

l i q u i d s c i n t i l l a t

r

f i l l e d c e l l s . Wa v e l e n g t h s h i fu i n g f i b e r s c a r r y l i g h t

u

t

f

t h e c e l l s t

A

P D s .

SLIDE 11

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 1

C a n Y

u

F i n d t h e N e u t r i n

?
N

O v A t a k e s d a t a i n 5 5 ms i n c r e m e n t s

T

h e F D i s

n

t h e s u r f a c e , s

m
s

t a c t i v i t y i s d u e t

c
s

m i c r a y s

– 1

, s c

s

m i c r a y s / s e c

n

d

– 1

s

f

nm/ y e a r

– 1

s

f

ne / y e a r

SLIDE 12

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 2

Z

m

i n g i n .

C

l u s t e r h i t s i n s p a c e a n d t i m e

– G

r

u

p s

f

h i t s l i k e l y t

b

e c a u s a l l y r e l a t e d

– S

e p a r a t e s h i t s f

r

n e u t r i n

e

v e n t s , c

s

m i c r a y s , a n d n

i

s e

– .

b u t i t d

e

s n ’ t t e l l u s w h a t t h e y a r e

SLIDE 13

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 3

E v e n t T

p
l
g

i e s

L
w

Z d e t e c t

r

m a t e r i a l s l e a d t

l
n

g t r a c k s a n d w e l l d e v e l

p

e d s h

w

e r s

K

e y c h a l l e n g e s

– D

i s c r i m i n a t i n g b e t w e e n m u

n

s a n d c h a r g e d p i

n

s

B
t

h c a n p r

d

u c e l

n

g t r a c k s , b u t m u

n

s a r e u s u a l l y l

n

g e r a n d i n t e r a c t l e s s w i t h n u c l e i

– D

i s c r i m i n a t i n g b e t w e e n e l e c t r

n

s a n d p h

t
n

s

E

l e c t r

n

s s t a r t s h

w

e r i n g i m m e d i a t e l y , b u t p h

t
n

s t r a v e l a s h

r

t d i s t a n c e b e f

r

e s h

w

e r i n g

– C

r u c i a l s i n c e n e u t r a l p i

n

s d e c a y i n t

p

h

t
n

s

I

n t h e s t a n d a r d w

r

k f l

w

, r e c

n

s t r u c t p a r t i c l e c

n

t e n t

f

t h e e v e n t a n d t r y t

c

l a s s i f y t h e n e u t r i n

f

l a v

r

a n d i n t e r a c t i

n

t y p e

E

v e n t s i n N O v A l

k

l i k e i m a g e s

– T

r y u s i n g c

n

v

l

u t i

n

a l n e u r a l n e t w

r

k s f

r

c l a s s i f y i n g

SLIDE 14

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 4

C

n

v

l

u t i

n

a l V i s u a l N e t w

r

k

D

e t e c t

r

i s c

m

p

s

e d

f

a l t e r n a t i n g h

r

i z

n

t a l a n d v e r t i c a l p l a n e s

–

T w

v

i e w s

f

t h e e v e n t

n

e f r

m

t

p

a n d

n

e f r

m

s i d e

–

R e s u l t i n g p i x e l m a p s a r e s p a r s e

C

r e a t e a “ s i a m e s e ” G

g

L e N e t v a r i a n t

–

S p l i t t h e v i e w s e a r l y a n d e x t r a c t p a r a l l e l f e a t u r e s

–

Me r g e t

g

e t h e r a t t h e e n d b e f

r

e g

i

n g t h r

u

g h f u l l y c

n

n e c t e d l a y e r s

–

1 2 4 f e a t u r e s a r e u s e d i n t h e f i n a l l a y e r f

r

c l a s s i f i c a t i

n

.

T

h e a r c h i t e c t u r e i s a m u l t i

c

l a s s i f i e r

–

N e u t r i n

f

l a v

r

–

T y p e

f

i n t e r a c t i

n

w i t h t h e n u c l e u s

I

n p r i n c i p l e , t h i s a r c h i t e c t u r e i s a u n i v e r s a l n e u t r i n

c

l a s s i f i e r

SLIDE 15

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 5

T r a i n i n g

T r a i n e d u s i n g s i m u l a t i

n

s

N

e e d t

g

e n e r a l i z e t

d

a t a

SLIDE 16

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 6

H a d r

n

i c A c t i v i t y T r a c k v s . S h

w

e r

U n d e r s t a n d i n g t h e N e t w

r

k : F e a t u r e E m b e d d i n g w i t h t

S

N E

SLIDE 17

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 7

U n d e r s t a n d i n g t h e N e t w

r

k : O c c l u s i

n

T e s t s

SLIDE 18

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 8

U n d e r s t a n d i n g t h e N e t w

r

k : O c c l u s i

n

T e s t s

SLIDE 19

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 1 9

H y b r i d E v e n t T e s t i n g

S

e l e c t l i k e l y nm e v e n t s i n t h e N e a r D e t e c t

r
R

e m

v

e h i t s f r

m

t h e i d e n t i f i e d m u

n

t r a c k

I

n s e r t a s i m u l a t e d e l e c t r

n
f

t h e s a m e m

m

e n t u m a s t h e r e m

v

e d m u

n
D

a t a a n d MC e fg i c i e n c y a g r e e t

b

e tu e r t h a n 1 %

SLIDE 20

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2

U s e C a s e : ne A p p e a r a n c e

C

V N s e l e c t e d ne s a m p l e i s 7 3 % e fg i c i e n t a n d 7 6 % p u r e

– I

m p r

v

e m e n t

f

t r a d i t i

n

a l s e l e c t i

n

t e c h n i q u e s e q u i v a l e n t t

a

3 % i n c r e a s e i n d e t e c t

r

m a s s

E

x c e l l e n t d a t a / MC a g r e e m e n t i n t h e N e a r D e t e c t

r
F

i r s t u s e

f

a C N N i n a p u b l i s h e d H E P r e s u l t

– P

h y s . R e v . L e tu e r s 1 1 8 ( 2 1 7 ) 2 3 1 8 1

SLIDE 21

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2 1

U s e C a s e : S t e r i l e N C D i s a p p e a r a n c e

C

V N p r

v

i d e s C C / N C s e p a r a t i

n
G
d

d a t a / MC a g r e e m e n t i n t h e N D

N
e

v i d e n c e

f

s t e r i l e n e u t r i n

s

SLIDE 22

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2 2

T r a d i t i

n

a l R e c

n

s t r u c t i

n

Me t h

d

s

E v e n t S e p a r a t i

n

: C

a

r s e e v e n t

l

e v e l t i m e

s

p a c e c l u s t e r i n g ( s l i c i n g ) u s i n g t h e D B S C A N a l g

r

i t h m . V e r t e x i n g : F i n d l i n e s

f

e n e r g y d e p

s

i t i

n

u s i n g t h e H

u

g h t r a n s f

r

m . F i n d t h e b e s t p

i

n t l i n e r a d i a t e f r

m

. P r

n

g C l u s t e r i n g : F i n d c l u s t e r s i n a n g u l a r s p a c e a r

u

n d t h e v e r t e x i n e a c h v i e w . Me r g e v i e w s u s i n g t

p
l
g

y a n d p r

n

g d E / d x .

SLIDE 23

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2 3

P r

n

g C V N

F

u l l r e c

n

s t r u c t i

n

i s t h e d r e a m

–

S t i l l i n t h e f u t u r e

A

tu e m p t t

c

a t e g

r

i z e p r

n

g s r e c

n

s t r u c t e d u s i n g t r a d i t i

n

a l m e t h

d

s t

d

e t e r m i n e t h e t y p e

f

p a r t i c l e t h a t c r e a t e d i t

Mo

d i f y C V N t

t

a k e 4 v i e w s

–

T w

p

r

n

g

n

l y v i e w s

–

T w

c
n

t e x t v i e w s

D

e p e n d s h e a v i l y

n

t h e q u a l i t y

f

t h e r e c

n

s t r u c t e d p r

n

g

–

T h i s m e t h

d

c a n n

t

f i x i f p r

n

g m a t c h i n g b e t w e e n v i e w s f a i l e d

P r

n

g : S i d e v i e w C

n

t e x t : T

p

v i e w P r

n

g : T

p

v i e w C

n

t e x t : S i d e v i e w

SLIDE 24

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

G

T C

D

C 2 1 7 2 4

C

n

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SLIDE 25

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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SLIDE 26

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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SLIDE 27

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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SLIDE 28

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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C 2 1 7 2 8

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SLIDE 29

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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C 2 1 7 2 9

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SLIDE 30

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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C 2 1 7 3

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SLIDE 31

2 November 2017 A d a m A u r i s a n

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