Background simula0on for 35-ton data DUNE 35-ton simula0on - PowerPoint PPT Presentation

Background ¡simula0on ¡for ¡35-­‑ton ¡data ¡ DUNE ¡35-­‑ton ¡simula0on ¡and ¡ reconstruc0on ¡ David ¡Adams ¡ BNL ¡ October ¡5, ¡2016 ¡

Introduc0on ¡ Like ¡to ¡have ¡realis0c ¡BG ¡simula0on ¡for ¡35-­‑ton ¡ Want ¡to ¡understand ¡the ¡effect ¡of ¡BG ¡on ¡signal ¡reconstruc0on ¡ • o Can ¡measure ¡this ¡directly ¡if ¡we ¡know ¡the ¡true ¡signal ¡ o Need ¡accurate ¡descrip0on ¡of ¡the ¡background ¡ – Level ¡ – Time ¡correla0ons ¡(frequency ¡spectrum) ¡ – Channel ¡correla0ons ¡ – Run-­‑to-­‑run ¡and ¡event-­‑to-­‑event ¡varia0ons ¡in ¡all ¡the ¡above ¡ Effect ¡of ¡BG ¡removal ¡on ¡signal ¡reconstruc0on ¡ • o Expect ¡channel-­‑coherent ¡noise ¡removal ¡to ¡have ¡a ¡big ¡effect ¡on ¡the ¡signal ¡ o Can ¡be ¡studied ¡without ¡BG ¡but ¡BG ¡will ¡change ¡the ¡removal ¡es0mate ¡ Redmine ¡0cket ¡created ¡asking ¡for ¡this ¡BG ¡simula0on ¡ hTps://cdcvs.fnal.gov/redmine/issues/14082 ¡ • Thanks ¡to ¡MaT ¡for ¡pu[ng ¡this ¡in ¡ • And ¡to ¡him ¡and ¡Dom ¡(and ¡me) ¡for ¡contribu0ng ¡to ¡discussion ¡thus ¡far ¡ • More ¡ideas ¡and ¡design/code ¡welcome ¡ • D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 2 ¡

Ideas ¡ Correla0ons ¡ There ¡are ¡two ¡types ¡of ¡BG ¡correla0ons ¡ • o Coherence : ¡correla0on ¡between ¡0me ¡bins ¡ – Leads ¡to ¡frequency ¡spectrum ¡that ¡is ¡not ¡flat ¡ o Correla*on : ¡channel-­‑to-­‑channel ¡correla0ons ¡ – Add ¡systema0c ¡biases ¡in ¡charge ¡measurements ¡between ¡channels ¡(bad) ¡ – BG ¡in ¡one ¡channel ¡can ¡be ¡es0mated ¡(and ¡then ¡removed) ¡using ¡the ¡signals ¡ from ¡other ¡channels ¡(good) ¡ » Signal ¡pollu0on ¡ o I ¡will ¡try ¡to ¡s0ck ¡with ¡this ¡naming ¡conven0on ¡(coherence ¡vs. ¡correla0on) ¡ Two ¡approaches ¡being ¡considered ¡ Direct ¡simula0on ¡of ¡the ¡noise ¡ • Take ¡noise ¡from ¡the ¡data ¡ • Following ¡slides ¡consider ¡each ¡separately ¡ Do ¡we ¡want ¡one ¡or ¡both? ¡ • Discussion ¡encouraged ¡ • D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 3 ¡

Example ¡noise ¡plots ¡ First ¡some ¡example ¡noise ¡frequency ¡plots ¡ From ¡my ¡talk ¡last ¡week ¡ • For ¡one ¡“typical” ¡collec0on ¡and ¡induc0on ¡channel ¡for ¡one ¡event ¡ • o I ¡only ¡looked ¡carefully ¡at ¡about ¡50 ¡channels ¡in ¡the ¡one ¡event ¡ o Clearly ¡need ¡a ¡more ¡comprehensive ¡survey ¡before ¡drawing ¡too ¡many ¡ conclusions ¡ Observe ¡that ¡correlated ¡noise ¡removal ¡decreases ¡BG ¡by ¡about ¡50X ¡ • But ¡coherent ¡BG ¡is ¡s0ll ¡about ¡50X ¡above ¡incoherent ¡ • è ¡Both ¡coherence ¡and ¡correla0on ¡are ¡very ¡important ¡ • D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 4 ¡

Collec0on ¡example ¡ Even ¡with ¡NR, ¡coherent ¡BG ¡dominates. ¡ Incoherent ¡BG: ¡200 ¡(ADC ¡count) 2 ¡ corresponds ¡to ¡4.5 ¡(ADC ¡count)/0ck ¡ D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 5 ¡

Induc0on ¡example ¡ Same ¡comments ¡as ¡for ¡collec0on. ¡ D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 6 ¡

Direct ¡noise ¡simula0on ¡ Progressively ¡sophis0cated ¡simula0on ¡of ¡noise ¡ Get ¡the ¡right ¡level ¡(RMS) ¡using ¡incoherent ¡and ¡uncorrelated ¡noise ¡ • o Request ¡from ¡Mark ¡last ¡week ¡ Add ¡(0me) ¡coherence ¡ • o I.e. ¡get ¡approximately ¡correct ¡frequency ¡spectrum ¡ o Is ¡exis0ng ¡Exponen0alChannelNoiseService ¡sufficient? ¡ o Do ¡we ¡need ¡more ¡than ¡nearest-­‑neighbor ¡correla0ons ¡(red/pink ¡noise)? ¡ Add ¡channel ¡correla0ons ¡ • o Need ¡these ¡because ¡they ¡are ¡used ¡in ¡noise ¡removal ¡which ¡is ¡likely ¡ distor0ng ¡signals ¡ o Requires ¡new ¡service ¡and ¡likely ¡change/addi0on ¡of ¡interface ¡ D. ¡Adams, ¡BNL ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡DUNE ¡FD ¡sim/reco ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡BG ¡simula0on ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡October ¡5, ¡2016 ¡ 7 ¡