IEKP-KA/2013-8 - Institut fÃ¼r Experimentelle Kernphysik - KIT

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Ich versichere wahrheitsgemäß, die Arbeit selbstständig angefertigt, alle benutzten Hilfsmittel vollständig und genau angegeben und alles kenntlich gemacht zu haben, was aus Arbeiten anderer unverändert oder mit Abänderungen entnommen wurde. Karlsruhe, 28. Februar <strong>2013</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (Stefan Zeißler)
Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung 1 2. Physikalischer Hintergrund 5 2.1. Kosmische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2. Quellen Kosmischer Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.3. Dunkle Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2.3.1. Kandidaten für Dunkle Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.3.2. Suche nach Dunkler Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.4. Der Positronanteil in der leptonischen Komponente der kosmischen Strahlung 12 3. Der AMS-02 Detektor 15 3.1. Der Übergangsstrahlungsdetektor (TRD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2. Der Flugzeitdetektor (TOF) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.3. Der Permanentmagnet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.4. Der Silizium Spurdetektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 3.5. Der Antikoinzidenz Zähler (ACC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3.6. Der Ring abbildende Tscherenkow Detektor (RICH) . . . . . . . . . . . . . 21 3.7. Das elektromagnetische Kalorimeter (ECAL) . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.8. Teilchensignaturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4. Der Übergangsstrahlungsdetektor 27 4.1. Entstehung von Übergangsstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.2. Aufbau des Detektors und Messung von Übergangsstrahlung . . . . . . . . 28 4.3. Gassystem und Betrieb auf der ISS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 4.4. Kalibrierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.5. Unterscheidung von Protonen und Positronen . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 5. Statistische Methoden 37 5.1. Hypothesentests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 5.2. Das Likelihoodverhältnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 5.3. Künstliche neuronale Netze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 5.3.1. Künstliche Neuronen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 5.3.2. Multi-Layer-Perzeptron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 5.3.3. Training des neuronalen Netzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 5.3.4. Die NeuroBayes R○ Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 6. Das neuronale Netzwerk für den Übergangsstrahlungsdetektor 47 6.1. Selektion des Trainingssamples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 6.1.1. Preselection und Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 6.1.2. Elektronen und Protonen Selektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 6.2. Eingangs-Variablen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 iii
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Seite 7: 3 Abbildung 1.2.: Foto des AMS-02 D
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Seite 31 und 32: 4. Der Übergangsstrahlungsdetektor
Seite 33 und 34: 4.2. Aufbau des Detektors und Messu
Seite 35 und 36: 4.3. Gassystem und Betrieb auf der
Seite 37 und 38: 4.4. Kalibrierung 33 Abbildung 4.7.
Seite 39 und 40: 4.5. Unterscheidung von Protonen un
Seite 41 und 42: 5. Statistische Methoden Aus den Me
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Seite 47 und 48: 5.3. Künstliche neuronale Netze 43
Seite 49 und 50: 5.3. Künstliche neuronale Netze 45
Seite 51 und 52: 6. Das neuronale Netzwerk für den
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6.1. Selektion des Trainingssamples
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6.2. Eingangs-Variablen 51 Abbildun
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6.2. Eingangs-Variablen 53 Energiea
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6.2. Eingangs-Variablen 55 Beta 1.4
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6.3. Training des neuronalen Netzwe
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6.3. Training des neuronalen Netzwe
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6.4. Ausgabe des neuronalen Netzwer
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7. Vergleich von Methoden zur Proto
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7.1. Reinheit der Separationsmethod
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7.2. Vergleich anhand der ermittelt
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Literaturverzeichnis [1] NASA/WMAP
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Literaturverzeichnis 77 [40] Bishop
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80 Abbildungsverzeichnis 3.7. Schem
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82 Abbildungsverzeichnis 6.6. Energ
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Anhang A. Ausschnitt der Analysedat
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A. AUSSCHNITT DER ANALYSEDATEI FÜR
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B. Ausschnitt der Analysedatei für
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B. AUSSCHNITT DER ANALYSEDATEI FÜR
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