An improved method for measuring muon energy using the truncated mean of dE/dx
Abbasi, R.; Abdou, Y.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Altmann, D.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X.; Baker, M.; Barwick, S. W.; Baum, V.; Bay, R.; Beattie, K.; Beatty, J. J.; Bechet, S.; Beckertjus, J.; Becker, K. -H.; Bell, M.; Benabderrahmane, M. L.; Benzvi, S.; Berdermann, J.; Berghaus, P.; Berley, D.; Bernardini, E.; Bertrand, D.; Besson, D. Z.; Bindig, D.; Bissok, M.; Blaufuss, E.; Blumenthal, J.; Boersma, D. J.; Bohm, C.; Bose, D.; Boeser, S.; Botner, O.; Brayeur, L.; Brown, A. M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Buitink, S.; Carson, M.; Casey, J.; Casier, M.; Chirkin, D.; Christy, B.; Clevermann, F.; Cohen, S.; Cowen, D. F.; Silva, A. H. Cruz; Danninger, M.; Daughhetee, J.; Davis, J. C.; De Clercq, C.; Descamps, F.; Desiati, P.; De Vries-Uiterweerd, G.; Deyoung, T.; Diaz-Velez, J. C.; Dreyer, J.; Dumm, J. P.; Dunkman, M.; Eagan, R.; Eisch, J.; Ellsworth, R. W.; Engdegard, O.; Euler, S.; Evenson, P. A.; Fadiran, O.; Fazely, A. R.; Fedynitch, A.; Feintzeig, J.; Feusels, T.; Filimonov, K.; Finley, C.; Fischer-Wasels, T.; Flis, S.; Franckowiak, A.; Franke, R.; Frantzen, K.; Fuchs, T.; Gaisser, T. K.; Gallagher, J.; Gerhardt, L.; Gladstone, L.; Gluesenkamp, T.; Goldschmidt, A.; Goodman, J. A.; Gora, D.; Grant, D.; Gross, A.; Grullon, S.; Gurtner, M.; Ha, C.; Ismail, A. Haj; Hallgren, A.; Halzen, F.; Hanson, K.; Heereman, D.; Heimann, P.; Heinen, D.; Helbing, K.; Hellauer, R.; Hickford, S.; Hill, G. C.; Hoffman, K. D.; Hoffmann, R.; Homeier, A.; Hoshina, K.; Huelsnitz, W.; Hulth, P. O.; Hultqvist, K.; Hussain, S.; Ishihara, A.; Jacobi, E.; Jacobsen, J.; Japaridze, G. S.; Jlelati, O.; Kappes, A.; Karg, T.; Karle, A.; Kiryluk, J.; Kislat, F.; Klaes, J.; Klein, S. R.; Koehne, J. -H.; Kohnen, G.; Kolanoski, H.; Koepke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koskinen, D. J.; Kowalski, M.; Krasberg, M.; Kroll, G.; Kunnen, J.; Kurahashi, N.; Kuwabara, T.; Labare, M.; Laihem, K.; Landsman, H.; Larson, M. J.; Lauer, R.; Lesiak-Bzdak, M.; Unemann, J. L.; Madsen, J.; Maruyama, R.; Mase, K.; Matis, H. S.; Mcnally, F.; Meagher, K.; Merck, M.; Meszaros, P.; Meures, T.; Miarecki, S.; Middell, E.; Milke, N.; Miller, J.; Mohrmann, L.; Montaruli, T.; Morse, R.; Movit, S. M.; Nahnhauer, R.; Naumann, U.; Nowicki, S. C.; Nygren, D. R.; Obertacke, A.; Odrowski, S.; Olivas, A.; Olivo, M.; O'Murchadha, A.; Panknin, S.; Paul, L.; Pepper, J. A.; Perez De Los Heros, C.; Pieloth, D.; Pirk, N.; Posselt, J.; Price, P. B.; Przybylski, G. T.; Raedel, L.; Rawlins, K.; Redl, P.; Resconi, E.; Rhode, W.; Ribordy, M.; Richman, M.; Riedel, B.; Rodrigues, J. P.; Rothmaier, F.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ruzybayev, B.; Ryckbosch, D.; Saba, S. M.; Salameh, T.; Sander, H. -G.; Santander, M.; Sarkar, S.; Schatto, K.; Scheel, M.; Scheriau, F.; Schmidt, T.; Schmitz, M.; Schoenen, S.; Schoeneberg, S.; Schoenherr, L.; Schoenwald, A.; Schukraft, A.; Schulte, L.; Schulz, O.; Seckel, D.; Seo, S. H.; Sestayo, Y.; Seunarine, S.; Smith, M. W. E.; Soiron, M.; Soldin, D.; Spiczak, G. M.; Spiering, C.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stasik, A.; Stezelberger, T.; Stokstad, R. G.; Stoessl, A.; Strahler, E. A.; Stroeman, R.; Sullivan, G. W.; Taavola, H.; Taboada, I.; Tamburro, A.; Ter-Antonyan, S.; Tilav, S.; Toale, P. A.; Toscano, S.; Usner, M.; Van Der Drift, D.; Van Eijndhoven, N.; Van Overloop, A.; Van Santen, J.; Vehring, M.; Voge, M.; Walck, C.; Waldenmaier, T.; Wallraff, M.; Walter, M.; Wasserman, R.; Weaver, Ch.; Wendt, C.; Westerhoff, S.; Whitehorn, N.; Wiebe, K.; Wiebusch, C. H.; Williams, D. R.; Wissing, H.; Wolf, M.; Wood, T. R.; Woschnagg, K.; Xu, C.; Xu, D. L.; Xu, X. W.; Yanez, J. P.; Yodh, G.; Yoshida, S.; Zarzhitsky, P.; Ziemann, J.; Zilles, A.; Zoll, M.
2013

Abstract

The measurement of muon energy is critical for many analyses in large Cherenkov detectors, particularly those that involve separating extraterrestrial neutrinos from the atmospheric neutrino background. Muon energy has traditionally been determined by measuring the specific energy loss (dE/dx) along the muon's path and relating the dE/dx to the muon energy. Because high-energy muons (E mu > 1 TeV) lose energy randomly, the spread in dE/dx values is quite large, leading to a typical energy resolution of 0.29 in log(10)(E-mu) for a muon observed over a 1 km path length in the IceCube detector. In this paper, we present an improved method that uses a truncated mean and other techniques to determine the muon energy. The muon track is divided into separate segments with individual dE/dx values. The elimination of segments with the highest dE/dx results in an overall dE/dx that is more closely correlated to the muon energy. This method results in an energy resolution of 022 in log(10)(E-mu), which gives a 26% improvement. This technique is applicable to any large water or ice detector and potentially to large scintillator or liquid argon detectors. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Details

Title An improved method for measuring muon energy using the truncated mean of dE/dx
Author(s) Abbasi, R. ; Abdou, Y. ; Ackermann, M. ; Adams, J. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Altmann, D. ; Andeen, K. ; Auffenberg, J. ; Bai, X. ; Baker, M. ; Barwick, S. W. ; Baum, V. ; Bay, R. ; Beattie, K. ; Beatty, J. J. ; Bechet, S. ; Beckertjus, J. ; Becker, K. -H. ; Bell, M. ; Benabderrahmane, M. L. ; Benzvi, S. ; Berdermann, J. ; Berghaus, P. ; Berley, D. ; Bernardini, E. ; Bertrand, D. ; Besson, D. Z. ; Bindig, D. ; Bissok, M. ; Blaufuss, E. ; Blumenthal, J. ; Boersma, D. J. ; Bohm, C. ; Bose, D. ; Boeser, S. ; Botner, O. ; Brayeur, L. ; Brown, A. M. ; Bruijn, R. ; Brunner, J. ; Buitink, S. ; Carson, M. ; Casey, J. ; Casier, M. ; Chirkin, D. ; Christy, B. ; Clevermann, F. ; Cohen, S. ; Cowen, D. F. ; Silva, A. H. Cruz ; Danninger, M. ; Daughhetee, J. ; Davis, J. C. ; De Clercq, C. ; Descamps, F. ; Desiati, P. ; De Vries-Uiterweerd, G. ; Deyoung, T. ; Diaz-Velez, J. C. ; Dreyer, J. ; Dumm, J. P. ; Dunkman, M. ; Eagan, R. ; Eisch, J. ; Ellsworth, R. W. ; Engdegard, O. ; Euler, S. ; Evenson, P. A. ; Fadiran, O. ; Fazely, A. R. ; Fedynitch, A. ; Feintzeig, J. ; Feusels, T. ; Filimonov, K. ; Finley, C. ; Fischer-Wasels, T. ; Flis, S. ; Franckowiak, A. ; Franke, R. ; Frantzen, K. ; Fuchs, T. ; Gaisser, T. K. ; Gallagher, J. ; Gerhardt, L. ; Gladstone, L. ; Gluesenkamp, T. ; Goldschmidt, A. ; Goodman, J. A. ; Gora, D. ; Grant, D. ; Gross, A. ; Grullon, S. ; Gurtner, M. ; Ha, C. ; Ismail, A. Haj ; Hallgren, A. ; Halzen, F. ; Hanson, K. ; Heereman, D. ; Heimann, P. ; Heinen, D. ; Helbing, K. ; Hellauer, R. ; Hickford, S. ; Hill, G. C. ; Hoffman, K. D. ; Hoffmann, R. ; Homeier, A. ; Hoshina, K. ; Huelsnitz, W. ; Hulth, P. O. ; Hultqvist, K. ; Hussain, S. ; Ishihara, A. ; Jacobi, E. ; Jacobsen, J. ; Japaridze, G. S. ; Jlelati, O. ; Kappes, A. ; Karg, T. ; Karle, A. ; Kiryluk, J. ; Kislat, F. ; Klaes, J. ; Klein, S. R. ; Koehne, J. -H. ; Kohnen, G. ; Kolanoski, H. ; Koepke, L. ; Kopper, C. ; Kopper, S. ; Koskinen, D. J. ; Kowalski, M. ; Krasberg, M. ; Kroll, G. ; Kunnen, J. ; Kurahashi, N. ; Kuwabara, T. ; Labare, M. ; Laihem, K. ; Landsman, H. ; Larson, M. J. ; Lauer, R. ; Lesiak-Bzdak, M. ; Unemann, J. L. ; Madsen, J. ; Maruyama, R. ; Mase, K. ; Matis, H. S. ; Mcnally, F. ; Meagher, K. ; Merck, M. ; Meszaros, P. ; Meures, T. ; Miarecki, S. ; Middell, E. ; Milke, N. ; Miller, J. ; Mohrmann, L. ; Montaruli, T. ; Morse, R. ; Movit, S. M. ; Nahnhauer, R. ; Naumann, U. ; Nowicki, S. C. ; Nygren, D. R. ; Obertacke, A. ; Odrowski, S. ; Olivas, A. ; Olivo, M. ; O'Murchadha, A. ; Panknin, S. ; Paul, L. ; Pepper, J. A. ; Perez De Los Heros, C. ; Pieloth, D. ; Pirk, N. ; Posselt, J. ; Price, P. B. ; Przybylski, G. T. ; Raedel, L. ; Rawlins, K. ; Redl, P. ; Resconi, E. ; Rhode, W. ; Ribordy, M. ; Richman, M. ; Riedel, B. ; Rodrigues, J. P. ; Rothmaier, F. ; Rott, C. ; Ruhe, T. ; Ruzybayev, B. ; Ryckbosch, D. ; Saba, S. M. ; Salameh, T. ; Sander, H. -G. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; Schatto, K. ; Scheel, M. ; Scheriau, F. ; Schmidt, T. ; Schmitz, M. ; Schoenen, S. ; Schoeneberg, S. ; Schoenherr, L. ; Schoenwald, A. ; Schukraft, A. ; Schulte, L. ; Schulz, O. ; Seckel, D. ; Seo, S. H. ; Sestayo, Y. ; Seunarine, S. ; Smith, M. W. E. ; Soiron, M. ; Soldin, D. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C. ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stasik, A. ; Stezelberger, T. ; Stokstad, R. G. ; Stoessl, A. ; Strahler, E. A. ; Stroeman, R. ; Sullivan, G. W. ; Taavola, H. ; Taboada, I. ; Tamburro, A. ; Ter-Antonyan, S. ; Tilav, S. ; Toale, P. A. ; Toscano, S. ; Usner, M. ; Van Der Drift, D. ; Van Eijndhoven, N. ; Van Overloop, A. ; Van Santen, J. ; Vehring, M. ; Voge, M. ; Walck, C. ; Waldenmaier, T. ; Wallraff, M. ; Walter, M. ; Wasserman, R. ; Weaver, Ch. ; Wendt, C. ; Westerhoff, S. ; Whitehorn, N. ; Wiebe, K. ; Wiebusch, C. H. ; Williams, D. R. ; Wissing, H. ; Wolf, M. ; Wood, T. R. ; Woschnagg, K. ; Xu, C. ; Xu, D. L. ; Xu, X. W. ; Yanez, J. P. ; Yodh, G. ; Yoshida, S. ; Zarzhitsky, P. ; Ziemann, J. ; Zilles, A. ; Zoll, M.
Published in Nuclear Instruments & Methods In Physics Research Section A
Pagination 9
Volume 703
Pages 190-198
Date 2013
Publisher Amsterdam, Elsevier Science Bv
Keywords
DOI https://doi.org/10.1016/j.nima.2012.11.081
Other identifier(s) View record in Web of Science
Laboratories LPHE
Record Appears in Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > IPHYS - Institute of Physics > LPHE - High Energy Physics Laboratory
Peer-reviewed publications
Work produced at EPFL
Journal Articles
Published
Record creation date 2013-03-28

Actions