A deep learning approach to proton background rejection for positron analysis with the AMS electromagnetic calorimeter
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: RAHEEM KARIM HASHMANI
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Emre Akbaş
Danışman: MELAHAT BİLGE DEMİRKÖZ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Alfa Manyetik Spektrometresi (AMS), Uluslararası Uzay İstasyonunda altı farklı alt dedektör içeren yüksek hassasiyetli bir parçacık detektörüdür. Geçiş Radyasyonu Detektörü ve Elektromanyetik Kalorimetresi (ECAL), kozmik ışınlarda bol olan proton arka planından elektronları/pozitronları ayırmak için kullanılır. AMS tarafından uzayda ölçülen pozitron akısı, beklenmedik bir şekilde 25 GeV'nin üzerinde yumuşayan ve ardından 280 GeV'nin üzerinde sertleşen bir güç yasasıyla düşer. Birkaç teorik model bu fenomeni açıklamaya çalışır ve onları test etmeye yardımcı olmak için daha yüksek enerjilerde pozitronların daha saf bir ölçümüne ihtiyaç bulunmaktadır. Yüksek enerjilerde proton arka planını reddetmek için şu anda kullanılan yöntemler, güçlendirilmiş karar ağacı ve olasılık sınıflandırıcılarına girdi olarak kullanmak üzere ECAL'den parçacık yağmurunun özelliklerinin tahmin edilmesini içerir. Derin öğrenmeyi (DÖ) kullanarak AMS ECAL ile parçacık tanımlama için yeni bir yaklaşım sunuyoruz. Tüm ECAL hücrelerindeki enerji birikimini bir girdi olarak alarak ve bunlara görüntü benzeri bir formatta pikseller olarak davranarak, parçacık yağmur sınıflandırıcıları olarak bir MLP, bir CNN ve birden çok ResNet'ler ve Evrişimsel Görüntü Dönüştürücü'ler (CvT) eğitiyoruz. Proton reddetme performansı, Monte Carlo (MC) olayları ve AMS verileri kullanılarak ayrı ayrı değerlendirilir. MC için, %90 elektron doğruluğunda 0,2 – 2 TeV arasında yeniden yapılandırılmış enerjiye sahip olaylar kullanıldığında, CvT modelimizin proton reddetme gücü, hem diğer DÖ modellerinden hem de AMS modellerinden 5 kat daha fazladır. Benzer şekilde, yeniden yapılandırılmış enerjisi 50 – 70 GeV arasında olan AMS verileri için, CvT modelimizin proton reddetme gücü, AMS modellerinden 2,5 kat daha fazladır.