A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors

IceCube is a cubic-kilometer Cherenkov telescope operating at the South Pole. The main goal of IceCube is the detection of astrophysical neutrinos and the identification of their sources. High-energy muon neutrinos are observed via the secondary muons produced in charge current interactions with nuc...

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., 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., Borowka, J., Böser, S., Botner, O., Böttcher, J., Bourbeau, E., Bourbeau, J., Bradascio, F., Braun, J., Bron, S., Brostean-Kaiser, J., Browne, S., Burgman, A., Busse, R. S., Campana, M. A., Chen, C., Chirkin, D., Choi, K., 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., Erpenbeck, H., 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., Günther, C., 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., 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., Kurahashi, N., Kyriacou, A., Gualda, C. Lagunas, Lanfranchi, J. L., Larson, M. J., Lauber, F., Lazar, J. P., Lee, J. W., 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., 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., Montaruli, T., Moore, R. W., 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., Paul, L., 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., 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., Saffer, J., 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., 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., Weigel, P., Weindl, A., Weiss, M. J., Weldert, J., Wendt, C., Werthebach, J., Weyrauch, M., Whelan, B. J., Whitehorn, N., 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.2103.16931
https://arxiv.org/abs/2103.16931
id ftdatacite:10.48550/arxiv.2103.16931
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
Instrumentation and Methods for Astrophysics astro-ph.IM
FOS Physical sciences
spellingShingle High Energy Physics - Experiment hep-ex
Instrumentation and Methods for Astrophysics astro-ph.IM
FOS Physical 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.
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.
Borowka, J.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Browne, S.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, K.
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.
Erpenbeck, H.
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.
Günther, C.
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.
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.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Lee, J. W.
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.
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.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
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.
Paul, L.
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.
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.
Saffer, J.
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.
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.
Weigel, P.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
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 muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
topic_facet High Energy Physics - Experiment hep-ex
Instrumentation and Methods for Astrophysics astro-ph.IM
FOS Physical sciences
description IceCube is a cubic-kilometer Cherenkov telescope operating at the South Pole. The main goal of IceCube is the detection of astrophysical neutrinos and the identification of their sources. High-energy muon neutrinos are observed via the secondary muons produced in charge current interactions with nuclei in the ice. Currently, the best performing muon track directional reconstruction is based on a maximum likelihood method using the arrival time distribution of Cherenkov photons registered by the experiment's photomultipliers. A known systematic shortcoming of the prevailing method is to assume a continuous energy loss along the muon track. However at energies $>1$ TeV the light yield from muons is dominated by stochastic showers. This paper discusses a generalized ansatz where the expected arrival time distribution is parametrized by a stochastic muon energy loss pattern. This more realistic parametrization of the loss profile leads to an improvement of the muon angular resolution of up to $20\%$ for through-going tracks and up to a factor 2 for starting tracks over existing algorithms. Additionally, the procedure to estimate the directional reconstruction uncertainty has been improved to be more robust against numerical errors.
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.
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.
Borowka, J.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Browne, S.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, K.
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.
Erpenbeck, H.
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.
Günther, C.
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.
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.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Lee, J. W.
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.
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.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
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.
Paul, L.
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.
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.
Saffer, J.
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.
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.
Weigel, P.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
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.
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.
Borowka, J.
Böser, S.
Botner, O.
Böttcher, J.
Bourbeau, E.
Bourbeau, J.
Bradascio, F.
Braun, J.
Bron, S.
Brostean-Kaiser, J.
Browne, S.
Burgman, A.
Busse, R. S.
Campana, M. A.
Chen, C.
Chirkin, D.
Choi, K.
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.
Erpenbeck, H.
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.
Günther, C.
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.
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.
Kurahashi, N.
Kyriacou, A.
Gualda, C. Lagunas
Lanfranchi, J. L.
Larson, M. J.
Lauber, F.
Lazar, J. P.
Lee, J. W.
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.
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.
Montaruli, T.
Moore, R. W.
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.
Paul, L.
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.
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.
Saffer, J.
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.
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.
Weigel, P.
Weindl, A.
Weiss, M. J.
Weldert, J.
Wendt, C.
Werthebach, J.
Weyrauch, M.
Whelan, B. J.
Whitehorn, N.
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 muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
title_short A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
title_full A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
title_fullStr A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
title_full_unstemmed A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors
title_sort muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale cherenkov detectors
publisher arXiv
publishDate 2021
url https://dx.doi.org/10.48550/arxiv.2103.16931
https://arxiv.org/abs/2103.16931
geographic South Pole
geographic_facet South Pole
genre South pole
genre_facet South pole
op_relation https://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/16/08/p08034
op_rights arXiv.org perpetual, non-exclusive license
http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
op_doi https://doi.org/10.48550/arxiv.2103.16931
https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/08/p08034
_version_ 1766202151169687552
spelling ftdatacite:10.48550/arxiv.2103.16931 2023-05-15T18:22:44+02:00 A muon-track reconstruction exploiting stochastic losses for large-scale Cherenkov detectors 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. 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. Borowka, J. Böser, S. Botner, O. Böttcher, J. Bourbeau, E. Bourbeau, J. Bradascio, F. Braun, J. Bron, S. Brostean-Kaiser, J. Browne, S. Burgman, A. Busse, R. S. Campana, M. A. Chen, C. Chirkin, D. Choi, K. 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. Erpenbeck, H. 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. Günther, C. 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. 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. Kurahashi, N. Kyriacou, A. Gualda, C. Lagunas Lanfranchi, J. L. Larson, M. J. Lauber, F. Lazar, J. P. Lee, J. W. 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. 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. Montaruli, T. Moore, R. W. 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. Paul, L. 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. 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. Saffer, J. 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. 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. Weigel, P. Weindl, A. Weiss, M. J. Weldert, J. Wendt, C. Werthebach, J. Weyrauch, M. Whelan, B. J. Whitehorn, N. 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.2103.16931 https://arxiv.org/abs/2103.16931 unknown arXiv https://dx.doi.org/10.1088/1748-0221/16/08/p08034 arXiv.org perpetual, non-exclusive license http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/ High Energy Physics - Experiment hep-ex Instrumentation and Methods for Astrophysics astro-ph.IM FOS Physical sciences article-journal Article ScholarlyArticle Text 2021 ftdatacite https://doi.org/10.48550/arxiv.2103.16931 https://doi.org/10.1088/1748-0221/16/08/p08034 2022-04-01T17:28:31Z IceCube is a cubic-kilometer Cherenkov telescope operating at the South Pole. The main goal of IceCube is the detection of astrophysical neutrinos and the identification of their sources. High-energy muon neutrinos are observed via the secondary muons produced in charge current interactions with nuclei in the ice. Currently, the best performing muon track directional reconstruction is based on a maximum likelihood method using the arrival time distribution of Cherenkov photons registered by the experiment's photomultipliers. A known systematic shortcoming of the prevailing method is to assume a continuous energy loss along the muon track. However at energies $>1$ TeV the light yield from muons is dominated by stochastic showers. This paper discusses a generalized ansatz where the expected arrival time distribution is parametrized by a stochastic muon energy loss pattern. This more realistic parametrization of the loss profile leads to an improvement of the muon angular resolution of up to $20\%$ for through-going tracks and up to a factor 2 for starting tracks over existing algorithms. Additionally, the procedure to estimate the directional reconstruction uncertainty has been improved to be more robust against numerical errors. Text South pole DataCite Metadata Store (German National Library of Science and Technology) South Pole