A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory

Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. Ho...

Full description

Bibliographic Details
Main Authors: Abbasi, R., Ackermann, M., Adams, J., Aguilar, J. A., Ahlers, M., Ahrens, M., Alispach, C., Alves, A. A., Amin, N. M., An, R., Andeen, K., Anderson, T., Ansseau, I., Anton, G., Argüelles, C., Axani, S., Bai, X., V., A. Balagopal, Barbano, A., Barwick, S. W., Bastian, B., Basu, V., Baum, V., Baur, S., Bay, R., Beatty, J. J., Becker, K. -H., Tjus, J. Becker, Bellenghi, C., BenZvi, S., Berley, D., Bernardini, E., Besson, D. Z., Binder, G., Bindig, D., Blaufuss, E., Blot, S., Böser, S., Botner, O., Böttcher, J., Bourbeau, E., Bourbeau, J., Bradascio, F., Braun, J., Bron, S., Brostean-Kaiser, J., Burgman, A., Busse, R. S., Campana, M. A., Chen, C., Chirkin, D., Choi, S., Clark, B. A., Clark, K., Classen, L., Coleman, A., Collin, G. H., Conrad, J. M., Coppin, P., Correa, P., Cowen, D. F., Cross, R., Dave, P., De Clercq, C., DeLaunay, J. J., Dembinski, H., Deoskar, K., De Ridder, S., Desai, A., Desiati, P., de Vries, K. D., de Wasseige, G., de With, M., DeYoung, T., Dharani, S., Diaz, A., Díaz-Vélez, J. C., Dujmovic, H., Dunkman, M., DuVernois, M. A., Dvorak, E., Ehrhardt, T., Eller, P., Engel, R., Evans, J., Evenson, P. A., Fahey, S., Fazely, A. R., Fiedlschuster, S., Fienberg, A. T., Filimonov, K., Finley, C., Fischer, L., Fox, D., Franckowiak, A., Friedman, E., Fritz, A., Fürst, P., Gaisser, T. K., Gallagher, J., Ganster, E., Garrappa, S., Gerhardt, L., Ghadimi, A., Glaser, C., Glauch, T., Glüsenkamp, T., Goldschmidt, A., Gonzalez, J. G., Goswami, S., Grant, D., Grégoire, T., Griffith, Z., Griswold, S., Gündüz, M., Haack, C., Hallgren, A., Halliday, R., Halve, L., Halzen, F., Minh, M. Ha, Hanson, K., Hardin, J., Harnisch, A. A., Haungs, A., Hauser, S., Hebecker, D., Helbing, K., Henningsen, F., Hettinger, E. C., Hickford, S., Hignight, J., Hill, C., Hill, G. C., Hoffman, K. D., Hoffmann, R., Hoinka, T., Hokanson-Fasig, B., Hoshina, K., Huang, F., Huber, M., Huber, T., Hultqvist, K., Hünnefeld, M., Hussain, R., In, S., Iovine, N., Ishihara, A., Jansson, M., Japaridze, G. S., Jeong, M., Jones, B. J. P., Joppe, R., Kang, D., Kang, W., Kang, X., Kappes, A., Kappesser, D., Karg, T., Karl, M., Karle, A., Katz, U., Kauer, M., Kellermann, M., Kelley, J. L., Kheirandish, A., Kim, J., Kin, K., Kintscher, T., Kiryluk, J., Klein, S. R., Koirala, R., Kolanoski, H., Köpke, L., Kopper, C., Kopper, S., Koskinen, D. J., Koundal, P., Kovacevich, M., Kowalski, M., Krings, K., Krückl, G., Kurahashi, N., Kyriacou, A., Gualda, C. Lagunas, Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lazar, J. P., Leonard, K., Leszczyńska, A., Li, Y., Liu, Q. R., Lohfink, E., Mariscal, C. J. Lozano, Lu, L., Lucarelli, F., Ludwig, A., Luszczak, W., Lyu, Y., Ma, W. Y., Madsen, J., Mahn, K. B. M., Makino, Y., Mallik, P., Mancina, S., Mari{ş}, I. C., Maruyama, R., Mase, K., McNally, F., Meagher, K., Medina, A., Meier, M., Meighen-Berger, S., Merz, J., Micallef, J., Mockler, D., Momenté, G., Montaruli, T., Moore, R. W., Morik, K., Morse, R., Moulai, M., Naab, R., Nagai, R., Naumann, U., Necker, J., Nguy{\~{ê}}n, L. V., Niederhausen, H., Nisa, M. U., Nowicki, S. C., Nygren, D. R., Pollmann, A. Obertacke, Oehler, M., Olivas, A., O'Sullivan, E., Pandya, H., Pankova, D. V., Park, N., Parker, G. K., Paudel, E. N., Peiffer, P., Heros, C. Pérez de los, Philippen, S., Pieloth, D., Pieper, S., Pizzuto, A., Plum, M., Popovych, Y., Porcelli, A., Rodriguez, M. Prado, Price, P. B., Pries, B., Przybylski, G. T., Raab, C., Raissi, A., Rameez, M., Rawlins, K., Rea, I. C., Rehman, A., Reimann, R., Renschler, M., Renzi, G., Resconi, E., Reusch, S., Rhode, W., Richman, M., Riedel, B., Robertson, S., Roellinghoff, G., Rongen, M., Rott, C., Ruhe, T., Ryckbosch, D., Cantu, D. Rysewyk, Safa, I., Herrera, S. E. Sanchez, Sandrock, A., Sandroos, J., Santander, M., Sarkar, S., Satalecka, K., Scharf, M., Schaufel, M., Schieler, H., Schlunder, P., Schmidt, T., Schneider, A., Schneider, J., Schröder, F. G., Schumacher, L., Sclafani, S., Seckel, D., Seunarine, S., Sharma, A., Shefali, S., Silva, M., Skrzypek, B., Smithers, B., Snihur, R., Soedingrekso, J., Soldin, D., Spiczak, G. M., Spiering, C., Stachurska, J., Stamatikos, M., Stanev, T., Stein, R., Stettner, J., Steuer, A., Stezelberger, T., Stokstad, R. G., Stürwald, T., Stuttard, T., Sullivan, G. W., Taboada, I., Tenholt, F., Ter-Antonyan, S., Tilav, S., Tischbein, F., Tollefson, K., Tomankova, L., Tönnis, C., Toscano, S., Tosi, D., Trettin, A., Tselengidou, M., Tung, C. F., Turcati, A., Turcotte, R., Turley, C. F., Twagirayezu, J. P., Ty, B., Elorrieta, M. A. Unland, Valtonen-Mattila, N., Vandenbroucke, J., van Eijk, D., van Eijndhoven, N., Vannerom, D., van Santen, J., Verpoest, S., Vraeghe, M., Walck, C., Wallace, A., Watson, T. B., Weaver, C., Weindl, A., Weiss, M. J., Weldert, J., Wendt, C., Werthebach, J., Weyrauch, M., Whelan, B. J., Whitehorn, N., Wiebe, K., Wiebusch, C. H., Williams, D. R., Wolf, M., Woschnagg, K., Wrede, G., Wulff, J., Xu, X. W., Xu, Y., Yanez, J. P., Yoshida, S., Yuan, T., Zhang, Z.
Format: Text
Language:unknown
Published: arXiv 2021
Subjects:
Online Access:https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2101.11589
https://arxiv.org/abs/2101.11589
id ftdatacite:10.48550/arxiv.2101.11589
record_format openpolar
institution Open Polar
collection DataCite Metadata Store (German National Library of Science and Technology)
op_collection_id ftdatacite
language unknown
topic High Energy Physics - Experiment hep-ex
Machine Learning cs.LG
FOS Physical sciences
FOS Computer and information sciences
spellingShingle High Energy Physics - Experiment hep-ex
Machine Learning cs.LG
FOS Physical sciences
FOS Computer and information sciences
Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I.
Anton, G.
Argüelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
V., A. Balagopal
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V.
Baum, V.
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K. -H.
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
De Clercq, C.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, S.
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Díaz-Vélez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fürst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Glüsenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Grégoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gündüz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. Ha
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hünnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Köpke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Krückl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczyńska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Mari{ş}, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momenté, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Nguy{\~{ê}}n, L. V.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
O'Sullivan, E.
Pandya, H.
Pankova, D. V.
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
Heros, C. Pérez de los
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, A.
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, D.
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I.
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schröder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Stürwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I.
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tönnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, S.
Vraeghe, M.
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
topic_facet High Energy Physics - Experiment hep-ex
Machine Learning cs.LG
FOS Physical sciences
FOS Computer and information sciences
description Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. However, to perform real-time analyses and to issue alerts to telescopes around the world, powerful and fast reconstruction methods are desired. Deep neural networks can be extremely powerful, and their usage is computationally inexpensive once the networks are trained. These characteristics make a deep learning-based approach an excellent candidate for the application in IceCube. A reconstruction method based on convolutional architectures and hexagonally shaped kernels is presented. The presented method is robust towards systematic uncertainties in the simulation and has been tested on experimental data. In comparison to standard reconstruction methods in IceCube, it can improve upon the reconstruction accuracy, while reducing the time necessary to run the reconstruction by two to three orders of magnitude. : 39 pages, 15 figures, submitted to Journal of Instrumentation; added references
format Text
author Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I.
Anton, G.
Argüelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
V., A. Balagopal
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V.
Baum, V.
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K. -H.
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
De Clercq, C.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, S.
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Díaz-Vélez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fürst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Glüsenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Grégoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gündüz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. Ha
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hünnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Köpke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Krückl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczyńska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Mari{ş}, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momenté, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Nguy{\~{ê}}n, L. V.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
O'Sullivan, E.
Pandya, H.
Pankova, D. V.
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
Heros, C. Pérez de los
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, A.
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, D.
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I.
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schröder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Stürwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I.
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tönnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, S.
Vraeghe, M.
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
author_facet Abbasi, R.
Ackermann, M.
Adams, J.
Aguilar, J. A.
Ahlers, M.
Ahrens, M.
Alispach, C.
Alves, A. A.
Amin, N. M.
An, R.
Andeen, K.
Anderson, T.
Ansseau, I.
Anton, G.
Argüelles, C.
Axani, S.
Bai, X.
V., A. Balagopal
Barbano, A.
Barwick, S. W.
Bastian, B.
Basu, V.
Baum, V.
Baur, S.
Bay, R.
Beatty, J. J.
Becker, K. -H.
Tjus, J. Becker
Bellenghi, C.
BenZvi, S.
Berley, D.
Bernardini, E.
Besson, D. Z.
Binder, G.
Bindig, D.
Blaufuss, E.
Blot, S.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, S.
Clark, B. A.
Clark, K.
Classen, L.
Coleman, A.
Collin, G. H.
Conrad, J. M.
Coppin, P.
Correa, P.
Cowen, D. F.
Cross, R.
Dave, P.
De Clercq, C.
DeLaunay, J. J.
Dembinski, H.
Deoskar, K.
De Ridder, S.
Desai, A.
Desiati, P.
de Vries, K. D.
de Wasseige, G.
de With, M.
DeYoung, T.
Dharani, S.
Diaz, A.
Díaz-Vélez, J. C.
Dujmovic, H.
Dunkman, M.
DuVernois, M. A.
Dvorak, E.
Ehrhardt, T.
Eller, P.
Engel, R.
Evans, J.
Evenson, P. A.
Fahey, S.
Fazely, A. R.
Fiedlschuster, S.
Fienberg, A. T.
Filimonov, K.
Finley, C.
Fischer, L.
Fox, D.
Franckowiak, A.
Friedman, E.
Fritz, A.
Fürst, P.
Gaisser, T. K.
Gallagher, J.
Ganster, E.
Garrappa, S.
Gerhardt, L.
Ghadimi, A.
Glaser, C.
Glauch, T.
Glüsenkamp, T.
Goldschmidt, A.
Gonzalez, J. G.
Goswami, S.
Grant, D.
Grégoire, T.
Griffith, Z.
Griswold, S.
Gündüz, M.
Haack, C.
Hallgren, A.
Halliday, R.
Halve, L.
Halzen, F.
Minh, M. Ha
Hanson, K.
Hardin, J.
Harnisch, A. A.
Haungs, A.
Hauser, S.
Hebecker, D.
Helbing, K.
Henningsen, F.
Hettinger, E. C.
Hickford, S.
Hignight, J.
Hill, C.
Hill, G. C.
Hoffman, K. D.
Hoffmann, R.
Hoinka, T.
Hokanson-Fasig, B.
Hoshina, K.
Huang, F.
Huber, M.
Huber, T.
Hultqvist, K.
Hünnefeld, M.
Hussain, R.
In, S.
Iovine, N.
Ishihara, A.
Jansson, M.
Japaridze, G. S.
Jeong, M.
Jones, B. J. P.
Joppe, R.
Kang, D.
Kang, W.
Kang, X.
Kappes, A.
Kappesser, D.
Karg, T.
Karl, M.
Karle, A.
Katz, U.
Kauer, M.
Kellermann, M.
Kelley, J. L.
Kheirandish, A.
Kim, J.
Kin, K.
Kintscher, T.
Kiryluk, J.
Klein, S. R.
Koirala, R.
Kolanoski, H.
Köpke, L.
Kopper, C.
Kopper, S.
Koskinen, D. J.
Koundal, P.
Kovacevich, M.
Kowalski, M.
Krings, K.
Krückl, G.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Leonard, K.
Leszczyńska, A.
Li, Y.
Liu, Q. R.
Lohfink, E.
Mariscal, C. J. Lozano
Lu, L.
Lucarelli, F.
Ludwig, A.
Luszczak, W.
Lyu, Y.
Ma, W. Y.
Madsen, J.
Mahn, K. B. M.
Makino, Y.
Mallik, P.
Mancina, S.
Mari{ş}, I. C.
Maruyama, R.
Mase, K.
McNally, F.
Meagher, K.
Medina, A.
Meier, M.
Meighen-Berger, S.
Merz, J.
Micallef, J.
Mockler, D.
Momenté, G.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
Morik, K.
Morse, R.
Moulai, M.
Naab, R.
Nagai, R.
Naumann, U.
Necker, J.
Nguy{\~{ê}}n, L. V.
Niederhausen, H.
Nisa, M. U.
Nowicki, S. C.
Nygren, D. R.
Pollmann, A. Obertacke
Oehler, M.
Olivas, A.
O'Sullivan, E.
Pandya, H.
Pankova, D. V.
Park, N.
Parker, G. K.
Paudel, E. N.
Peiffer, P.
Heros, C. Pérez de los
Philippen, S.
Pieloth, D.
Pieper, S.
Pizzuto, A.
Plum, M.
Popovych, Y.
Porcelli, A.
Rodriguez, M. Prado
Price, P. B.
Pries, B.
Przybylski, G. T.
Raab, C.
Raissi, A.
Rameez, M.
Rawlins, K.
Rea, I. C.
Rehman, A.
Reimann, R.
Renschler, M.
Renzi, G.
Resconi, E.
Reusch, S.
Rhode, W.
Richman, M.
Riedel, B.
Robertson, S.
Roellinghoff, G.
Rongen, M.
Rott, C.
Ruhe, T.
Ryckbosch, D.
Cantu, D. Rysewyk
Safa, I.
Herrera, S. E. Sanchez
Sandrock, A.
Sandroos, J.
Santander, M.
Sarkar, S.
Sarkar, S.
Satalecka, K.
Scharf, M.
Schaufel, M.
Schieler, H.
Schlunder, P.
Schmidt, T.
Schneider, A.
Schneider, J.
Schröder, F. G.
Schumacher, L.
Sclafani, S.
Seckel, D.
Seunarine, S.
Sharma, A.
Shefali, S.
Silva, M.
Skrzypek, B.
Smithers, B.
Snihur, R.
Soedingrekso, J.
Soldin, D.
Spiczak, G. M.
Spiering, C.
Stachurska, J.
Stamatikos, M.
Stanev, T.
Stein, R.
Stettner, J.
Steuer, A.
Stezelberger, T.
Stokstad, R. G.
Stürwald, T.
Stuttard, T.
Sullivan, G. W.
Taboada, I.
Tenholt, F.
Ter-Antonyan, S.
Tilav, S.
Tischbein, F.
Tollefson, K.
Tomankova, L.
Tönnis, C.
Toscano, S.
Tosi, D.
Trettin, A.
Tselengidou, M.
Tung, C. F.
Turcati, A.
Turcotte, R.
Turley, C. F.
Twagirayezu, J. P.
Ty, B.
Elorrieta, M. A. Unland
Valtonen-Mattila, N.
Vandenbroucke, J.
van Eijk, D.
van Eijndhoven, N.
Vannerom, D.
van Santen, J.
Verpoest, S.
Vraeghe, M.
Walck, C.
Wallace, A.
Watson, T. B.
Weaver, C.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
Wiebe, K.
Wiebusch, C. H.
Williams, D. R.
Wolf, M.
Woschnagg, K.
Wrede, G.
Wulff, J.
Xu, X. W.
Xu, Y.
Yanez, J. P.
Yoshida, S.
Yuan, T.
Zhang, Z.
author_sort Abbasi, R.
title A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_short A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_full A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_fullStr A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_full_unstemmed A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory
title_sort convolutional neural network based cascade reconstruction for the icecube neutrino observatory
publisher arXiv
publishDate 2021
url https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2101.11589
https://arxiv.org/abs/2101.11589
geographic South Pole
geographic_facet South Pole
genre South pole
genre_facet South pole
op_relation https://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/p07041
op_rights arXiv.org perpetual, non-exclusive license
http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
op_doi https://doi.org/10.48550/arxiv.2101.11589
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/p07041
_version_ 1766202061153632256
spelling ftdatacite:10.48550/arxiv.2101.11589 2023-05-15T18:22:39+02:00 A Convolutional Neural Network based Cascade Reconstruction for the IceCube Neutrino Observatory Abbasi, R. Ackermann, M. Adams, J. Aguilar, J. A. Ahlers, M. Ahrens, M. Alispach, C. Alves, A. A. Amin, N. M. An, R. Andeen, K. Anderson, T. Ansseau, I. Anton, G. Argüelles, C. Axani, S. Bai, X. V., A. Balagopal Barbano, A. Barwick, S. W. Bastian, B. Basu, V. Baum, V. Baur, S. Bay, R. Beatty, J. J. Becker, K. -H. Tjus, J. Becker Bellenghi, C. BenZvi, S. Berley, D. Bernardini, E. Besson, D. Z. Binder, G. Bindig, D. Blaufuss, E. Blot, S. Böser, S. Botner, O. Böttcher, J. Bourbeau, E. Bourbeau, J. Bradascio, F. Braun, J. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Burgman, A. Busse, R. S. Campana, M. A. Chen, C. Chirkin, D. Choi, S. Clark, B. A. Clark, K. Classen, L. Coleman, A. Collin, G. H. Conrad, J. M. Coppin, P. Correa, P. Cowen, D. F. Cross, R. Dave, P. De Clercq, C. DeLaunay, J. J. Dembinski, H. Deoskar, K. De Ridder, S. Desai, A. Desiati, P. de Vries, K. D. de Wasseige, G. de With, M. DeYoung, T. Dharani, S. Diaz, A. Díaz-Vélez, J. C. Dujmovic, H. Dunkman, M. DuVernois, M. A. Dvorak, E. Ehrhardt, T. Eller, P. Engel, R. Evans, J. Evenson, P. A. Fahey, S. Fazely, A. R. Fiedlschuster, S. Fienberg, A. T. Filimonov, K. Finley, C. Fischer, L. Fox, D. Franckowiak, A. Friedman, E. Fritz, A. Fürst, P. Gaisser, T. K. Gallagher, J. Ganster, E. Garrappa, S. Gerhardt, L. Ghadimi, A. Glaser, C. Glauch, T. Glüsenkamp, T. Goldschmidt, A. Gonzalez, J. G. Goswami, S. Grant, D. Grégoire, T. Griffith, Z. Griswold, S. Gündüz, M. Haack, C. Hallgren, A. Halliday, R. Halve, L. Halzen, F. Minh, M. Ha Hanson, K. Hardin, J. Harnisch, A. A. Haungs, A. Hauser, S. Hebecker, D. Helbing, K. Henningsen, F. Hettinger, E. C. Hickford, S. Hignight, J. Hill, C. Hill, G. C. Hoffman, K. D. Hoffmann, R. Hoinka, T. Hokanson-Fasig, B. Hoshina, K. Huang, F. Huber, M. Huber, T. Hultqvist, K. Hünnefeld, M. Hussain, R. In, S. Iovine, N. Ishihara, A. Jansson, M. Japaridze, G. S. Jeong, M. Jones, B. J. P. Joppe, R. Kang, D. Kang, W. Kang, X. Kappes, A. Kappesser, D. Karg, T. Karl, M. Karle, A. Katz, U. Kauer, M. Kellermann, M. Kelley, J. L. Kheirandish, A. Kim, J. Kin, K. Kintscher, T. Kiryluk, J. Klein, S. R. Koirala, R. Kolanoski, H. Köpke, L. Kopper, C. Kopper, S. Koskinen, D. J. Koundal, P. Kovacevich, M. Kowalski, M. Krings, K. Krückl, G. Kurahashi, N. Kyriacou, A. Gualda, C. Lagunas Lanfranchi, J. L. Larson, M. J. Lauber, F. Lazar, J. P. Leonard, K. Leszczyńska, A. Li, Y. Liu, Q. R. Lohfink, E. Mariscal, C. J. Lozano Lu, L. Lucarelli, F. Ludwig, A. Luszczak, W. Lyu, Y. Ma, W. Y. Madsen, J. Mahn, K. B. M. Makino, Y. Mallik, P. Mancina, S. Mari{ş}, I. C. Maruyama, R. Mase, K. McNally, F. Meagher, K. Medina, A. Meier, M. Meighen-Berger, S. Merz, J. Micallef, J. Mockler, D. Momenté, G. Montaruli, T. Moore, R. W. Morik, K. Morse, R. Moulai, M. Naab, R. Nagai, R. Naumann, U. Necker, J. Nguy{\~{ê}}n, L. V. Niederhausen, H. Nisa, M. U. Nowicki, S. C. Nygren, D. R. Pollmann, A. Obertacke Oehler, M. Olivas, A. O'Sullivan, E. Pandya, H. Pankova, D. V. Park, N. Parker, G. K. Paudel, E. N. Peiffer, P. Heros, C. Pérez de los Philippen, S. Pieloth, D. Pieper, S. Pizzuto, A. Plum, M. Popovych, Y. Porcelli, A. Rodriguez, M. Prado Price, P. B. Pries, B. Przybylski, G. T. Raab, C. Raissi, A. Rameez, M. Rawlins, K. Rea, I. C. Rehman, A. Reimann, R. Renschler, M. Renzi, G. Resconi, E. Reusch, S. Rhode, W. Richman, M. Riedel, B. Robertson, S. Roellinghoff, G. Rongen, M. Rott, C. Ruhe, T. Ryckbosch, D. Cantu, D. Rysewyk Safa, I. Herrera, S. E. Sanchez Sandrock, A. Sandroos, J. Santander, M. Sarkar, S. Sarkar, S. Satalecka, K. Scharf, M. Schaufel, M. Schieler, H. Schlunder, P. Schmidt, T. Schneider, A. Schneider, J. Schröder, F. G. Schumacher, L. Sclafani, S. Seckel, D. Seunarine, S. Sharma, A. Shefali, S. Silva, M. Skrzypek, B. Smithers, B. Snihur, R. Soedingrekso, J. Soldin, D. Spiczak, G. M. Spiering, C. Stachurska, J. Stamatikos, M. Stanev, T. Stein, R. Stettner, J. Steuer, A. Stezelberger, T. Stokstad, R. G. Stürwald, T. Stuttard, T. Sullivan, G. W. Taboada, I. Tenholt, F. Ter-Antonyan, S. Tilav, S. Tischbein, F. Tollefson, K. Tomankova, L. Tönnis, C. Toscano, S. Tosi, D. Trettin, A. Tselengidou, M. Tung, C. F. Turcati, A. Turcotte, R. Turley, C. F. Twagirayezu, J. P. Ty, B. Elorrieta, M. A. Unland Valtonen-Mattila, N. Vandenbroucke, J. van Eijk, D. van Eijndhoven, N. Vannerom, D. van Santen, J. Verpoest, S. Vraeghe, M. Walck, C. Wallace, A. Watson, T. B. Weaver, C. Weindl, A. Weiss, M. J. Weldert, J. Wendt, C. Werthebach, J. Weyrauch, M. Whelan, B. J. Whitehorn, N. Wiebe, K. Wiebusch, C. H. Williams, D. R. Wolf, M. Woschnagg, K. Wrede, G. Wulff, J. Xu, X. W. Xu, Y. Yanez, J. P. Yoshida, S. Yuan, T. Zhang, Z. 2021 https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2101.11589 https://arxiv.org/abs/2101.11589 unknown arXiv https://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/p07041 arXiv.org perpetual, non-exclusive license http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/ High Energy Physics - Experiment hep-ex Machine Learning cs.LG FOS Physical sciences FOS Computer and information sciences article-journal Article ScholarlyArticle Text 2021 ftdatacite https://doi.org/10.48550/arxiv.2101.11589 https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/07/p07041 2022-04-01T17:29:25Z Continued improvements on existing reconstruction methods are vital to the success of high-energy physics experiments, such as the IceCube Neutrino Observatory. In IceCube, further challenges arise as the detector is situated at the geographic South Pole where computational resources are limited. However, to perform real-time analyses and to issue alerts to telescopes around the world, powerful and fast reconstruction methods are desired. Deep neural networks can be extremely powerful, and their usage is computationally inexpensive once the networks are trained. These characteristics make a deep learning-based approach an excellent candidate for the application in IceCube. A reconstruction method based on convolutional architectures and hexagonally shaped kernels is presented. The presented method is robust towards systematic uncertainties in the simulation and has been tested on experimental data. In comparison to standard reconstruction methods in IceCube, it can improve upon the reconstruction accuracy, while reducing the time necessary to run the reconstruction by two to three orders of magnitude. : 39 pages, 15 figures, submitted to Journal of Instrumentation; added references Text South pole DataCite Metadata Store (German National Library of Science and Technology) South Pole