The Hough Transform as event filter for the ANTARES neutrino telescope - A simulation study

Language
en
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2012-07-04
Issue Year
2012
Authors
Laschinsky, Horst
Editor
Abstract

The ANTARES neutrino telescope is a water Cerenkov detector for the detection and, especially, the determination of the origin of high energy cosmic neutrinos. Due to the natural environment in 2400m depth in the Mediterranean Sea and the high optical background thus resulting, the data delivered by ANTARES need to be filtered carefully in order to retrieve the physically relevant information. This work presents a new data filter based on the Hough Transform as core pattern recogintion algorithm, which is characterised by both a significant increase of efficiency compared to the ANTARES standard trigger as well as the probability to perform analyses of high amounts of data in real time. After an overview on the ANTARES neutrino telescope, the Hough Transform is introduced and the implementation of the data filter is shown. Results from the application of this filter to real and simulated data are presented and the results are compared to the corresponding results from the ANTARES standard trigger. In the appendix, results from two side-projects are presented: The analysis of the temporal structure of the optical background on nanosecond time scale and the implementation of the software for controlling the sub system for acoustic particle detection.

Abstract

Das ANTARES Neutrinoteleskop ist ein Wasser-Cerenkov-Detektor zum Nachweis und insbesondere zur Herkunftsbestimmung hochenergetischer kosmischer Neutrinos. Aufgrund der natürlichen Umgebung in 2400m Meerestiefe und des damit einhergehenden hohen optischen Untergrundes bedürfen die von ANTARES gemessenen Signale sorgfältiger Vorfilterung um die physikalisch relevanten Daten zu extrahieren. In dieser Arbeit wird ein neuer, auf einem Mustererkennungsalgorithmus (der sog. Hough-Transformation) beruhender Datenfilter vorgestellt, welcher sich sowohl durch eine deutliche Effizienzsteigerung gegenüber dem ANTARES Standardtrigger auszeichnet als auch eine Filterung hoher Datenmengen in Echtzeit ermöglicht. Nach einer Übersicht über das ANTARES Neutrinoteleskop wird die Hough-Transformation eingeführt und die konkrete Implementierung des Datenfilters aufgezeigt. Im Anschluss werden Ergebnisse von der Anwendung dieses neuen Filters auf gemessene und simulierte Daten präsentiert und mit den entsprechenden Resultaten des Standardtriggers verglichen. Im Anhang weren die Ergebnisse zweier Nebenprojekte präsentiert: Die Untersuchung der zeitlichen Struktur des optischen Untergrundes auf Nanosekunden Skala und die Implementierung der Kontroll-Software für das System zur akustischen Teilchendetektion.

DOI
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