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Accès ouvert déclaré 2020 article

Calorimetry for low-energy electrons using charge and light in liquid argon

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9Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : us, gb, es, br, jp, uz, pl, it, no. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Precise calorimetric reconstruction of 5--50 MeV electrons in liquid argon time projection chambers (LArTPCs) will enable the study of astrophysical neutrinos in DUNE and could enhance the physics reach of oscillation analyses. Liquid argon scintillation light has the potential to improve energy reconstruction for low-energy electrons over charge-based measurements alone. Here we demonstrate light-augmented calorimetry for low-energy electrons in a single-phase LArTPC using a sample of Michel electrons from decays of stopping cosmic muons in the LArIAT experiment at Fermilab. Michel electron energy spectra are reconstructed using both a traditional charge-based approach as well as a more holistic approach that incorporates both charge and light. A maximum-likelihood fitter, using LArIAT's well-tuned simulation, is developed for combining these quantities to achieve optimal energy resolution. A sample of isolated electrons is simulated to better determine the energy resolution expected for astrophysical electron-neutrino charged-current interaction final states. In LArIAT, which has very low wire noise and an average light yield of $18\text{ }\text{ }\mathrm{pe}/\mathrm{MeV}$, an energy resolution of $\ensuremath{\sigma}/E\ensuremath{\simeq}9.3%/\sqrt{E}\ensuremath{\bigoplus}1.3%$ is achieved. Samples are then generated with varying wire noise levels and light yields to gauge the impact of light-augmented calorimetry in larger LArTPCs. At a charge-readout signal-to-noise of $\mathrm{S}/\mathrm{N}\ensuremath{\simeq}30$, for example, the energy resolution for electrons below 40 MeV is improved by $\ensuremath{\approx}10%$, $\ensuremath{\approx}20%$, and $\ensuremath{\approx}40%$ over charge-only calorimetry for average light yields of $10\text{ }\text{ }\mathrm{pe}/\mathrm{MeV}$, $20\text{ }\text{ }\mathrm{pe}/\mathrm{MeV}$, and $100\text{ }\text{ }\mathrm{pe}/\mathrm{MeV}$, respectively.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Calorimetry for low-energy electrons using charge and light in liquid argon
Date Crossref
22/01/2020
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

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