Towards an automated data cleaning with deep learning in CRESST.


Journal

European physical journal plus
ISSN: 2190-5444
Titre abrégé: Eur Phys J Plus
Pays: Germany
ID NLM: 101673272

Informations de publication

Date de publication:
2023
Historique:
received: 01 11 2022
accepted: 02 01 2023
entrez: 6 2 2023
pubmed: 7 2 2023
medline: 7 2 2023
Statut: ppublish

Résumé

The CRESST experiment employs cryogenic calorimeters for the sensitive measurement of nuclear recoils induced by dark matter particles. The recorded signals need to undergo a careful cleaning process to avoid wrongly reconstructed recoil energies caused by pile-up and read-out artefacts. We frame this process as a time series classification task and propose to automate it with neural networks. With a data set of over one million labeled records from 68 detectors, recorded between 2013 and 2019 by CRESST, we test the capability of four commonly used neural network architectures to learn the data cleaning task. Our best performing model achieves a balanced accuracy of 0.932 on our test set. We show on an exemplary detector that about half of the wrongly predicted events are in fact wrongly labeled events, and a large share of the remaining ones have a context-dependent ground truth. We furthermore evaluate the recall and selectivity of our classifiers with simulated data. The results confirm that the trained classifiers are well suited for the data cleaning task.

Identifiants

pubmed: 36741916
doi: 10.1140/epjp/s13360-023-03674-2
pii: 3674
pmc: PMC9886615
doi:

Types de publication

Journal Article

Langues

eng

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100

Informations de copyright

© The Author(s) 2023.

Déclaration de conflit d'intérêts

Conflict of interestOn behalf of all authors, the corresponding author states that there is no conflict of interest.

Références

Phys Rep. 2019 May 30;810:1-124
pubmed: 31404441
Neural Comput. 1997 Nov 15;9(8):1735-80
pubmed: 9377276

Auteurs

G Angloher (G)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

S Banik (S)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

D Bartolot (D)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

G Benato (G)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

A Bento (A)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.
LIBPhys-UC, Departamento de Fisica, Universidade de Coimbra, P3004 516 Coimbra, Portugal.

A Bertolini (A)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

R Breier (R)

Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia.

C Bucci (C)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

J Burkhart (J)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

L Canonica (L)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

A D'Addabbo (A)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

S Di Lorenzo (S)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

L Einfalt (L)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

A Erb (A)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.
Walther-Meißner-Institut für Tieftemperaturforschung, D-85748 Garching, Germany.

F V Feilitzsch (FV)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

N Ferreiro Iachellini (NF)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

S Fichtinger (S)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

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Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

A Fuss (A)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

A Garai (A)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

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Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

S Gerster (S)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen, D-72076 Tübingen, Germany.

P Gorla (P)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

P V Guillaumon (PV)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

S Gupta (S)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

D Hauff (D)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

M Ješkovský (M)

Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia.

J Jochum (J)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen, D-72076 Tübingen, Germany.

M Kaznacheeva (M)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

A Kinast (A)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

H Kluck (H)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

H Kraus (H)

Department of Physics, University of Oxford, Oxford, OX1 3RH UK.

M Lackner (M)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

A Langenkämper (A)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.
Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

M Mancuso (M)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

L Marini (L)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.
GSSI-Gran Sasso Science Institute, I-67100 L'Aquila, Italy.

L Meyer (L)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen, D-72076 Tübingen, Germany.

V Mokina (V)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

A Nilima (A)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

M Olmi (M)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.

T Ortmann (T)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

C Pagliarone (C)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.
Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Universitá degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, I-03043 Cassino, Italy.

L Pattavina (L)

INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi, Italy.
Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

F Petricca (F)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

W Potzel (W)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

P Povinec (P)

Faculty of Mathematics, Physics and Informatics, Comenius University, 84248 Bratislava, Slovakia.

F Pröbst (F)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

F Pucci (F)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

F Reindl (F)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

D Rizvanovic (D)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

J Rothe (J)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

K Schäffner (K)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

J Schieck (J)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

D Schmiedmayer (D)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

S Schönert (S)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

C Schwertner (C)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.
Atominstitut, Technische Universität Wien, A-1020 Wien, Austria.

M Stahlberg (M)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

L Stodolsky (L)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

C Strandhagen (C)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen, D-72076 Tübingen, Germany.

R Strauss (R)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

I Usherov (I)

Eberhard-Karls-Universität Tübingen, D-72076 Tübingen, Germany.

F Wagner (F)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

M Willers (M)

Physik-Department, Technische Universität München, D-85747 Garching, Germany.

V Zema (V)

Max-Planck-Institut für Physik, D-80805 München, Germany.

W Waltenberger (W)

Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, A-1050 Wien, Austria.

Classifications MeSH