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

6.2. Eingangs-Variablen 51
Abbildung 6.4.: Schematische Darstellung eines Entscheidungsbaumes, der Ereignisse mit
Paramtern x in Signal S und Untergrund B anhand von Einzelentscheidungen,
einteilt (links) [43] und Ausgabe des BDT in der AMS Software
für Leptonen und Protonen, selektiert mit dem TrdQt Likelihoodverhältnis
(rechts).
lung dieser Variable ist in Abbildung 6.5 für eine Auswahl von Leptonen und Protonen aus
Flugdaten, selektiert mit der TrdQt Likelihood gezeigt. Um Protonen zu selektieren wird
verlangt, dass diese Variable kleiner 0, 4 ist und für Leptonen zwischen 0, 7 und 10, 0 liegt.
Die mit dem Spurdetektor rekonstruierte Ladung soll sowohl für Leptonen, als auch für
Protonen zwischen 0, 5 und 1, 5 liegen. Um eine Verunreinigung von Helium im Protonensample
zu vermeiden, wird noch ein Schnitt auf die im Flugzeitdetektor deponierte Energie
angewandt, die proportional zur Ladung im Quadrat ist. Dabei soll die durchschnittliche
deponierte Energie in den vier Lagen kleiner als 4, 0 MeV sein und das Maximum 5, 0 MeV
nicht überschreiten. Das Entfernen von Helium ist besonders wichtig, da es im elektromagnetischen
Kalorimeter Protonen ähnlich sieht und als solches gekennzeichnet wird. Im
Übergangsstrahlungsdetektor ist Helium jedoch durch seine hohe Ionisationsenergie nur
schwer von Leptonen zu unterscheiden, so das ein Untergrund durch Helium das Training
und spätere Analysen massiv verfälscht. Für die Auswahl von Positronen in den Abbildungen
6.2 und 6.3 gelten die Kriterien für Elektronen mit positivem Ladungsvorzeichen.
Für Helium wird verlangt, dass die mit dem Spurdetektor rekonstruierte Ladung zwischen
1, 5 und 2, 5 liegt und vom elektromagnetisch Kalorimeter als Lepton zurückgewiesen wird.
Mit diesen Bedingungen erhält man ein Trainingssample aus etwa 3 Millionen Elektronen
und 255 Millionen Protonen im Rigiditätsbereich von 2 − 300 GV.
6.2. Eingangs-Variablen
Als Eingangs-Variablen für das neuronale Netzwerk des Übergangsstrahlungsdetektors stehen
vor allem die Energieabgaben in den 20 Lagen zur Verfügung. Diese Energieabgaben
sind nach Gleichung 4.1 abhängig vom Gammafaktor und somit von der Gesamtenergie
des Teilchens. Damit ergibt sich eine Abhängigkeit der Eingangsvariablen zur gemessenen
Rigidität, wie in Abbildung 6.6 am Beispiel von Flugdaten bis 300 GV gezeigt ist. Die
Energieabgabe von Protonen steigt demnach mit der Energie wie erwartet an. Um diese
Abhängigkeit zu berücksichtigen, wird die Rigidität als Eingangsvariable mit in das neuronale
Netzwerk übergeben. Außerdem ist eine Abhängigkeit der Energieabgaben von der
Gaszusammensetzung in den Proportionaldrahtkammerröhrchen zu erwarten. Der Teildruck
des Xenongases wird also ebenfalls als Eingabevariable übergeben, um diesen zu
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