多电极高纯锗探测器在Ge-76无中微子双贝塔衰变搜索中的可行性研究
摘要：用高纯度锗 (HPGe) 探测器进行搜索 76Ge 的无中微子双贝塔 (0\nu\beta\beta) 衰变的实验，大量依赖于背景抑制技术以提高其灵敏度。在本工作中，我们提出了一种基于神经网络 (NN) 和轻量级梯度提升机 (lightGBM; LGB) 的脉冲形状分析方法，用于区分单电子 (背景) 和双电子 (0\nu\beta\beta 信号) 事件在多电极 HPGe 探测器中。在本文中，我们描述了一个多电极 HPGe 探测器系统、一个数据处理系统和脉冲形状模拟过程。我们构建了一个全连接 (FC) 神经网络和一个 LGB 模型来对单电子和双电子事件进行分类。FC 网络使用模拟的单电子和双电子诱导脉冲进行训练，并在脉冲形状模拟生成的独立数据集中进行测试。FC 神经网络在测试集中对 0\nu\beta\beta 双电子事件信号的判别效率为 77.4%，精确度为 57.7%，训练时间为 430 分钟。LGB 模型的判别效率为 73.1%，精确度为 64.0%，训练时间为 1.5 分钟。本研究证明了使用 FC 神经网络和 LGB 模型可以实现对多电极 HPGe 探测器中的单电子和双电子的判别。这些结果可以作为未来 76Ge 0\nu\beta\beta 实验的参考。
作者：Jingzhe Yang, Yang Tian, Wenhan Dai, Mingxin Yang, Lin Jiang, Jinjun Wen, Tao Xue, Ming Zeng, Zhi Zeng, Yulan Li
论文ID：2211.06180
分类：Instrumentation and Detectors
分类简称：physics.ins-det
提交时间：2023-05-31