Нейронные сети в эксперименте Baikal-GVD: выделение нейтринных событий и реконструкция энергии нейтрино

Аннотации

Аннотация

Baikal-GVD — это нейтринный телескоп с эффективным объемом примерно 0,7 км³ , расположенный на дне озера Байкал. Для проведения наблюдений в рамках нейтринной астрономии необходимо решить две важные задачи обработки событий:
1) выделение событий, вызванных нейтрино, на фоне событий, вызванных широкими атмосферными ливнями;
2) реконструкция параметров событий, вызванных мюонными нейтрино, таких как энергия соответствующего мюона.

Представлен подход, основанный на использовании нейронных сетей, для решения указанных задач. Для первой задачи моделирование методом Монте-Карло показало, что сверточные нейронные сети способны сохранить 64 % событий, вызванных нейтрино, при подавления фона в 10⁶ раз. Эта модель может быть полезной для составления каталогов событий, вызванных нейтрино. Для второй задачи разработана нейронная сеть, которая реконструирует как энергию события, так и связанную с ней погрешность. С помощью данных, полученных методом Монте-Карло, оценена погрешность с коэффициентом 3 для широкого диапазона энергий (от 10 ГэВ и выше) и с коэффициентом 2 для высоких энергий (от 10 ТэВ и выше).