Measurement of Atmospheric Neutrino Oscillation Parameters Using Convolutional Neural Networks with 9.3 Years of Data in IceCube DeepCore

Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Agarwalla, S.; Aguilar, J.; Ahlers, M.; Alameddine, J.; Amin, N.; Andeen, K.; Anton, G.; Arguelles, C.; Ashida, Y.; Athanasiadou, S.; Ausborm, L.; Axani, S.; Bai, X.; Balagopal, A.; Baricevic, M.; Barwick, S.; Bash, S.; Basu, V.; Bay, R.; Beatty, J.; Tjus, J.; Beise, J.; Bellenghi, C.; Benning, C.; BenZvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D.; Blaufuss, E.; Bloom, L.; Blot, S.; Bontempo, F.; Motzkin, J.; Meneguolo, C.; Boeser, S.; Botner, O.; Bottcher, J.; Bourbeau, E.; Braun, J.; Brinson, B.; Brostean-Kaiser, J.; Brusa, L.; Burley, R.; Butterfield, D.; Campana, M.; Caracas, I.; Carloni, K.; Carpio, J.; Chattopadhyay, S.; Chau, N.; Chen, Z.; Chirkin, D.; Choi, S.; Clark, B.; Coleman, A.; Collin, G.; Connolly, A.; Conrad, J.; Coppin, P.; Corley, R.; Correa, P.; Cowen, D.; Dave, P.; De Clercq, C.; DeLaunay, J.; Delgado, D.; Deng, S.; Desai, A.; Desiati, P.; de Vries, K.; de Wasseige, G.; DeYoung, T.; Diaz-Velez, J.; Dierichs, P.; Dittmer, M.; Domi, A.; Draper, L.; Dujmovic, H.; Dutta, K.; DuVernois, M.; Ehrhardt, T.; Eidenschink, L.; Eimer, A.; Eller, P.; Ellinger, E.; El Mentawi, S.; Elsaesser, D.; Engel, R.; Erpenbeck, H.; Evans, J.; Evenson, P.; Fan, K.; Fang, K.; Farrag, K.; Fazely, A.; Fedynitch, A.; Feigl, N.; Fiedlschuster, S.; Finley, C.; Fischer, L.; Fox, D.; Franckowiak, A.; Fukami, S.; Fuerst, P.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Garcia, A.; Garcia, M.; Garg, G.; Genton, E.; Gerhardt, L.; Ghadimi, A.; Girard-Carillo, C.; Glaser, C.; Gluesenkamp, T.; Gonzalez, J.; Goswami, S.; Granados, A.; Grant, D.; Gray, S.; Gries, O.; Griffin, S.; Griswold, S.; Groth, K.; Gunther, C.; Gutjahr, P.; Ha, C.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halve, L.; Halzen, F.; Hamdaoui, H.; Minh, M.; Handt, M.; Hanson, K.; Hardin, J.; Harnisch, A.; Hatch, P.; Haungs, A.; Haeussler, J.; Helbing, K.; Hellrung, J.; Hermannsgabner, J.; Heuermann, L.; Heyer, N.; Hickford, S.; Hidvegi, A.; Hignight, J.; Hill, C.; Hill, G.; Hoffman, K.; Hori, S.; Hoshina, K.; Hostert, M.; Hou, W.; Huber, T.; Hultqvist, K.; Huennefeld, M.; Hussain, R.; Hymon, K.; Ishihara, A.; Iwakiri, W.; Jacquart, M.; Janik, O.; Jansson, M.; Japaridze, G.; Jeong, M.; Jin, M.; Jones, B.; Kamp, N.; Kang, D.; Kang, W.; Kang, X.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Kardum, L.; Karg, T.; Karl, M.; Karle, A.; Katil, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Kelley, J.; Khanal, M.; Zathul, A.; Kheirandish, A.; Kiryluk, J.; Klein, S.; Kochocki, A.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Kontrimas, T.; Koepke, L.; Kopper, C.; Koskinen, D.; Koundal, P.; Kovacevich, M.; Kowalski, M.; Kozynets, T.; Krishnamoorthi, J.; Kruiswijk, K.; Krupczak, E.; Kumar, A.; Kun, E.; Kurahashi, N.; Lad, N.; Gualda, C.; Lamoureux, M.; Larson, M.; Latseva, S.; Lauber, F.; Lazar, J.; Lee, J.; DeHolton, K.; Leszczynska, A.; Liao, J.; Lincetto, M.; Liu, Y.; Liubarska, M.; Lohfink, E.; Love, C.; Mariscal, C.; Lu, L.; Lucarelli, F.; Luszczak, W.; Lyu, Y.; Ma, W.; Madsen, J.; Magnus, E.; Mahn, K.; Makino, Y.; Manao, E.; Mancina, S.; Sainte, W.; Maris, I.; Marka, S.; Marka, Z.; Marsee, M.; Martinez-Soler, I.; Maruyama, R.; Mayhew, F.; McNally, F.; Mead, J.; Meagher, K.; Mechbal, S.; Medina, A.; Meier, M.; Merckx, Y.; Merten, L.; Micallef, J.; Mitchell, J.; Montaruli, T.; Moore, R.; Morii, Y.; Morse, R.; Moulai, M.; Mukherjee, T.; Naab, R.; Nagai, R.; Nakos, M.; Naumann, U.; Necker, J.; Negi, A.; Neste, L.; Neumann, M.; Niederhausen, H.; Nisa, M.; Noda, K.; Noell, A.; Novikov, A.; Pollmann, A.; O'Dell, V.; Oeyen, B.; Olivas, A.; Orsoe, R.; Osborn, J.; O'Sullivan, E.; Pandya, H.; Park, N.; Parker, G.; Paudel, E.; Paul, L.; de los Heros, C.; Pernice, T.; Peterson, J.; Philippen, S.; Pizzuto, A.; Plum, M.; Ponten, A.; Popovych, Y.; Rodriguez, M.; Pries, B.; Procter-Murphy, R.; Przybylski, G.; Raab, C.; Rack-Helleis, J.; Ravn, M.; Rawlins, K.; Rechav, Z.; Rehman, A.; Reichherzer, P.; Resconi, E.; Reusch, S.; Rhode, W.; Riedel, B.; Rifaie, A.; Roberts, E.; Robertson, S.; Rodan, S.; Roellinghoff, G.; Rongen, M.; Rosted, A.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ruohan, L.; Ryckbosch, D.; Safa, I.; Saffer, J.; Salazar-Gallegos, D.; Sampathkumar, P.; Sandrock, A.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Savelberg, J.; Savina, P.; Schaile, P.; Schaufel, M.; Schieler, H.; Schindler, S.; Schlueter, B.; Schluter, F.; Schmeisser, N.; Schmidt, T.; Schneider, J.; Schroeder, F.; Schumacher, L.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seikh, M.; Seo, M.; Seunarine, S.; Myhr, P.; Shah, R.; Shefali, S.; Shimizu, N.; Silva, M.; Skrzypek, B.; Smithers, B.; Snihur, R.; Soedingrekso, J.; Sogaard, A.; Soldin, D.; Soldin, P.; Sommani, G.; Spannfellner, C.; Spiczak, G.; Spiering, C.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stezelberger, T.; Sturwald, T.; Stuttard, T.; Sullivan, G.; Taboada, I.; Ter-Antonyan, S.; Terliuk, A.; Thiesmeyer, M.; Thompson, W.; Thwaites, J.; Tilav, S.; Tollefson, K.; Tonnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Trettin, A.; Turcotte, R.; Twagirayezu, J.; Elorrieta, M.; Upadhyay, A.; Upshaw, K.; Vaidyanathan, A.; Valtonen-Mattila, N.; Vandenbroucke, J.; van Eijndhoven, N.; Vannerom, D.; van Santen, J.; Vara, J.; Veitch-Michaelis, J.; Venugopal, M.; Vereecken, M.; Verpoest, S.; Veske, DOĞA; Vijai, A.; Walck, C.; Wang, A.; Weaver, C.; Weigel, P.; Weindl, A.; Weldert, J.; Wen, A.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Weyrauch, M.; Whitehorn, N.; Wiebusch, C.; Williams, D.; Willison, J.; Witthaus, L.; Wolf, A.; Wolf, M.; Wrede, G.; Xu, X.; Yanez, J.; Yildizci, E.; Yoshida, S.; Young, R.; Yu, S.; Yuan, T.; Zhang, Z.; Zhelnin, P.; Zilberman, P.; Zimmerman, M.

doi:10.1103/physrevlett.134.091801

Measurement of Atmospheric Neutrino Oscillation Parameters Using Convolutional Neural Networks with 9.3 Years of Data in IceCube DeepCore

Abbasi R., Ackermann M., Adams J., Agarwalla S. K., Aguilar J. A., Ahlers M., ...Daha Fazla

PHYSICAL REVIEW LETTERS, cilt.134, sa.9, 2025 (SCI-Expanded, Scopus)

Yayın Türü: Makale / Tam Makale
Cilt numarası: 134 Sayı: 9
Basım Tarihi: 2025
Doi Numarası: 10.1103/physrevlett.134.091801
Dergi Adı: PHYSICAL REVIEW LETTERS
Derginin Tarandığı İndeksler: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, Chemical Abstracts Core, Compendex, INSPEC, MathSciNet, zbMATH, DIALNET, Nature Index
Orta Doğu Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

The DeepCore subdetector of the IceCube Neutrino Observatory provides access to neutrinos with energies above approximately 5 GeV. Data taken between 2012 and 2021 (3387 days) are utilized for an atmospheric nu(mu) disappearance analysis that studied 150 257 neutrino-candidate events with reconstructed energies between 5 and 100 GeV. An advanced reconstruction based on a convolutional neural network is applied, providing increased signal efficiency and background suppression, resulting in a measurement with both significantly increased statistics compared to previous DeepCore oscillation results and high neutrino purity. For the normal neutrino mass ordering, the atmospheric neutrino oscillation parameters and their 1 sigma errors are measured to be Delta m(32)(2) = 2.40(-0.04)(+0.05) x 10(-3) eV(2) and sin(2)theta(23) = 0.54(-0.03)(+0.04). The results are the most precise to date using atmospheric neutrinos, and are compatible with measurements from other neutrino detectors including long-baseline accelerator experiments.