Fast simulation of muons produced at the SHiP experiment using Generative Adversarial Networks
Ahdida, C.; Albanese, R.; Alexandrov, A.; Anokhina, A.; Aoki, S.; Arduini, G.; Atkin, E.; Azorskiy, N.; Back, J. J.; Bagulya, A.; Dos Santos, F. Baaltasar; Baranov, A.; Bardou, F.; Barker, G. J.; Battistin, M.; Bauche, J.; Bay, Aurelio; Bayliss, V; Bencivenni, G.; Berdnikov, A. Y.; Berdnikov, Y. A.; Berezkina, I; Bertani, M.; Betancourt, C.; Bezshyiko, I; Bezshyyko, O.; Bick, D.; Bieschke, S.; Blanco, A.; Boehm, J.; Bogomilov, M.; Bondarenko, K.; Bonivento, W. M.; Borburgh, J.; Boyarsky, A.; Brenner, R.; Breton, D.; Brundler, R.; Bruschi, M.; Bscher, V; Buonaura, A.; Buontempo, S.; Cadeddu, S.; Calcaterra, A.; Calviani, M.; Campanelli, M.; Casolino, M.; Charitonidis, N.; Chau, P.; Chauveau, J.; Chepurnov, A.; Chernyavskiy, M.; Choi, K-Y; Chumakov, A.; Ciambrone, P.; Congedo, L.; Cornelis, K.; Cristinziani, M.; Crupano, A.; Dallavalle, G. M.; Datwyler, A.; D'Ambrosio, N.; D'Appollonio, G.; De Carvalho Saraiva, J.; De Lellis, G.; de Magistris, M.; De Roeck, A.; De Serio, M.; De Simone, D.; Dedenko, L.; Dergachev, P.; Di Crescenzo, A.; Di Marco, N.; Dib, C.; Dijkstra, H.; Dipinto, P.; Dmitrenko, V; Dmitrievskiy, S.; Dougherty, L. A.; Dolmatov, A.; Domenici, D.; Donskov, S.; Drohan, V; Dubreuil, A.; Ehlert, M.; Enik, T.; Etenko, A.; Fabbri, F.; Fabbri, L.; Fabich, A.; Fedin, O.; Fedotovs, F.; Felici, G.; Ferro-Luzzi, M.; Filippov, K.; Fini, R. A.; Fonte, P.; Franco, C.; Fraser, M.; Fresa, R.; Froeschl, R.; Fukuda, T.; Galati, G.; Gall, J.; Gatignon, L.; Gavrilov, G.; Gentile, V; Gerlach, S.; Goddard, B.; Golinka-Bezshyyko, L.; Golovatiuk, A.; Golubkov, D.; Golutvin, A.; Gorbounov, P.; Gorbunov, D.; Gorbunov, S.; Gorkavenko, V; Gornushkin, Y.; Gorshenkov, M.; Grachev, V; Grandchamp, Alexandre; Granich, G.; Graverini, Elena; Grenard, J-L; Grenier, D.; Grichine, V; Gruzinskii, N.; Guler, A. M.; Guz, Yu; Haefeli, Guido; Hagner, C.; Hakobyan, H.; Harris, I. W.; van Herwijnen, E.; Hessler, C.; Hollnagel, A.; Hosseini, B.; Hushchyn, M.; Iaselli, G.; Iuliano, A.; Ivantchenko, V; Jacobsson, R.; Jokovic, D.; Jonker, M.; Kadenko, I; Kain, V; Kaiser, B.; Kamiscioglu, C.; Kershaw, K.; Khabibullin, M.; Khalikov, E.; Khaustov, G.; Khoriauli, G.; Khotyantsev, A.; Kim, S. H.; Kim, Y. G.; Kim, V; Kitagawa, N.; Ko, J-W; Kodama, K.; Kolesnikov, A.; Kolev, D. I.; Kolosov, V; Komatsu, M.; Kondrateva, N.; Kono, A.; Konovalova, N.; Kormannshaus, S.; Korol, I; Korol'ko, I; Korzenev, A.; Kostyukhin, V; Platia, E. Koukovini; Kovalenko, S.; Krasilnikova, I; Kudenko, Y.; Kurbatov, E.; Kurbatov, P.; Kurochka, V; Kuznetsova, E.; Lacker, H. M.; Lamont, M.; Lanfranchi, G.; Lantwin, O.; Lauria, A.; Lee, K. S.; Lee, K. Y.; Levy, J-M; Loschiavo, V. P.; Lopes, L.; Sola, E. Lopez; Lyubovitskij, V; Maalmi, J.; Magnan, A.; Maleev, V; Malinin, A.; Manabe, Y.; Managadze, A. K.; Manfredi, M.; Marsh, S.; Marshall, A. M.; Mefodev, A.; Mermod, P.; Miano, A.; Mikado, S.; Mikhaylov, Yu; Milstead, D. A.; Mineev, O.; Montanari, A.; Montesi, M. C.; Morishima, K.; Movchan, S.; Muttoni, Y.; Naganawa, N.; Nakamura, M.; Nakano, T.; Nasybulin, S.; Ninin, P.; Nishio, A.; Novikov, A.; Obinyakov, B.; Ogawa, S.; Okateva, N.; Opitz, B.; Osborne, J.; Ovchynnikov, M.; Owtscharenko, N.; Owen, P. H.; Pacholek, P.; Paoloni, A.; Park, B. D.; Park, S. K.; Pastore, A.; Patel, M.; Pereyma, D.; Perillo-Marcone, A.; Petkov, G. L.; Petridis, K.; Petrov, A.; Podgrudkov, D.; Poliakov, V; Polukhina, N.; Prieto, J. Prieto; Prokudin, M.; Prota, A.; Quercia, A.; Rademakers, A.; Rakai, A.; Ratnikov, F.; Rawlings, T.; Redi, Federico; Ricciardi, S.; Rinaldesi, M.; Rodin, Volodymyr; Rodin, Viktor; Robbe, P.; Rodrigues Cavalcante, Ana Bárbara; Roganova, T.; Rokujo, H.; Rosa, G.; Rovelli, T.; Ruchayskiy, O.; Ruf, T.; Samoylenko, V; Samsonov, V; Galan, F. Sanchez; Diaz, P. Santos; Ull, A. Sanz; Saputi, A.; Sato, O.; Savchenko, E. S.; Schliwinski, J. S.; Schmidt-Parzefall, W.; Serra, N.; Sgobba, S.; Shadura, O.; Shakin, A.; Shaposhnikov, M.; Shatalov, P.; Shchedrina, T.; Shchutska, L.; Shevchenko, V; Shibuya, H.; Shihora, L.; Shirobokov, S.; Shustov, A.; Silverstein, S. B.; Simone, S.; Simoniello, R.; Skorokhvatov, M.; Smirnov, S.; Sohn, J. Y.; Sokolenko, A.; Solodko, E.; Starkov, N.; Stoel, L.; Storaci, B.; Stramaglia, M. E.; Sukhonos, D.; Suzuki, Y.; Takahashi, S.; Tastet, J. L.; Teterin, P.; Naing, S. Than; Timiryasov, I; Tioukov, V; Tommasini, D.; Torii, M.; Tosi, N.; Treille, D.; Tsenov, R.; Ulin, S.; Ustyuzhanin, A.; Uteshev, Z.; Vankova-Kirilova, G.; Vannucci, F.; Venkova, P.; Venturi, V.; Vilchinski, S.; Villa, M.; Vincke, Heinz; Vincke, Helmut; Visone, C.; Vlasik, K.; Volkov, A.; Voronkov, R.; van Waasen, S.; Wanke, R.; Wertelaers, P.; Woo, J-K; Wurm, M.; Xella, S.; Yilmaz, D.; Yilmazer, A. U.; Yoon, C. S.; Zarubin, P.; Zarubina, I; Zaytsev, Yu
2019

Files

Abstract

This paper presents a fast approach to simulating muons produced in interactions of the SPS proton beams with the target of the SHiP experiment. The SHIP experiment will be able to search for new long-lived particles produced in a 400 GeV/c SPS proton beam dump and which travel distances between fifty metres and tens of kilometers. The SHiP detector needs to operate under ultra-low background conditions and requires large simulated samples of muon induced background processes. Through the use of Generative Adversarial Networks it is possible to emulate the simulation of the interaction of 400 GeV/c proton beams with the SHiP target, an otherwise computationally intensive process. For the simulation requirements of the SHiP experiment, generative networks are capable of approximating the full simulation of the dense fixed target, offering a speed increase by a factor of O(10(6)). To evaluate the performance of such an approach, comparisons of the distributions of reconstructed muon momenta in SHiP's spectrometer between samples using the full simulation and samples produced through generative models are presented. The methods discussed in this paper can be generalised and applied to modelling any non-discrete multi-dimensional distribution.

Details

Title Fast simulation of muons produced at the SHiP experiment using Generative Adversarial Networks
Author(s) Ahdida, C. ; Albanese, R. ; Alexandrov, A. ; Anokhina, A. ; Aoki, S. ; Arduini, G. ; Atkin, E. ; Azorskiy, N. ; Back, J. J. ; Bagulya, A. ; Dos Santos, F. Baaltasar ; Baranov, A. ; Bardou, F. ; Barker, G. J. ; Battistin, M. ; Bauche, J. ; Bay, Aurelio ; Bayliss, V ; Bencivenni, G. ; Berdnikov, A. Y. ; Berdnikov, Y. A. ; Berezkina, I ; Bertani, M. ; Betancourt, C. ; Bezshyiko, I ; Bezshyyko, O. ; Bick, D. ; Bieschke, S. ; Blanco, A. ; Boehm, J. ; Bogomilov, M. ; Bondarenko, K. ; Bonivento, W. M. ; Borburgh, J. ; Boyarsky, A. ; Brenner, R. ; Breton, D. ; Brundler, R. ; Bruschi, M. ; Bscher, V ; Buonaura, A. ; Buontempo, S. ; Cadeddu, S. ; Calcaterra, A. ; Calviani, M. ; Campanelli, M. ; Casolino, M. ; Charitonidis, N. ; Chau, P. ; Chauveau, J. ; Chepurnov, A. ; Chernyavskiy, M. ; Choi, K-Y ; Chumakov, A. ; Ciambrone, P. ; Congedo, L. ; Cornelis, K. ; Cristinziani, M. ; Crupano, A. ; Dallavalle, G. M. ; Datwyler, A. ; D'Ambrosio, N. ; D'Appollonio, G. ; De Carvalho Saraiva, J. ; De Lellis, G. ; de Magistris, M. ; De Roeck, A. ; De Serio, M. ; De Simone, D. ; Dedenko, L. ; Dergachev, P. ; Di Crescenzo, A. ; Di Marco, N. ; Dib, C. ; Dijkstra, H. ; Dipinto, P. ; Dmitrenko, V ; Dmitrievskiy, S. ; Dougherty, L. A. ; Dolmatov, A. ; Domenici, D. ; Donskov, S. ; Drohan, V ; Dubreuil, A. ; Ehlert, M. ; Enik, T. ; Etenko, A. ; Fabbri, F. ; Fabbri, L. ; Fabich, A. ; Fedin, O. ; Fedotovs, F. ; Felici, G. ; Ferro-Luzzi, M. ; Filippov, K. ; Fini, R. A. ; Fonte, P. ; Franco, C. ; Fraser, M. ; Fresa, R. ; Froeschl, R. ; Fukuda, T. ; Galati, G. ; Gall, J. ; Gatignon, L. ; Gavrilov, G. ; Gentile, V ; Gerlach, S. ; Goddard, B. ; Golinka-Bezshyyko, L. ; Golovatiuk, A. ; Golubkov, D. ; Golutvin, A. ; Gorbounov, P. ; Gorbunov, D. ; Gorbunov, S. ; Gorkavenko, V ; Gornushkin, Y. ; Gorshenkov, M. ; Grachev, V ; Grandchamp, Alexandre ; Granich, G. ; Graverini, Elena ; Grenard, J-L ; Grenier, D. ; Grichine, V ; Gruzinskii, N. ; Guler, A. M. ; Guz, Yu ; Haefeli, Guido ; Hagner, C. ; Hakobyan, H. ; Harris, I. W. ; van Herwijnen, E. ; Hessler, C. ; Hollnagel, A. ; Hosseini, B. ; Hushchyn, M. ; Iaselli, G. ; Iuliano, A. ; Ivantchenko, V ; Jacobsson, R. ; Jokovic, D. ; Jonker, M. ; Kadenko, I ; Kain, V ; Kaiser, B. ; Kamiscioglu, C. ; Kershaw, K. ; Khabibullin, M. ; Khalikov, E. ; Khaustov, G. ; Khoriauli, G. ; Khotyantsev, A. ; Kim, S. H. ; Kim, Y. G. ; Kim, V ; Kitagawa, N. ; Ko, J-W ; Kodama, K. ; Kolesnikov, A. ; Kolev, D. I. ; Kolosov, V ; Komatsu, M. ; Kondrateva, N. ; Kono, A. ; Konovalova, N. ; Kormannshaus, S. ; Korol, I ; Korol'ko, I ; Korzenev, A. ; Kostyukhin, V ; Platia, E. Koukovini ; Kovalenko, S. ; Krasilnikova, I ; Kudenko, Y. ; Kurbatov, E. ; Kurbatov, P. ; Kurochka, V ; Kuznetsova, E. ; Lacker, H. M. ; Lamont, M. ; Lanfranchi, G. ; Lantwin, O. ; Lauria, A. ; Lee, K. S. ; Lee, K. Y. ; Levy, J-M ; Loschiavo, V. P. ; Lopes, L. ; Sola, E. Lopez ; Lyubovitskij, V ; Maalmi, J. ; Magnan, A. ; Maleev, V ; Malinin, A. ; Manabe, Y. ; Managadze, A. K. ; Manfredi, M. ; Marsh, S. ; Marshall, A. M. ; Mefodev, A. ; Mermod, P. ; Miano, A. ; Mikado, S. ; Mikhaylov, Yu ; Milstead, D. A. ; Mineev, O. ; Montanari, A. ; Montesi, M. C. ; Morishima, K. ; Movchan, S. ; Muttoni, Y. ; Naganawa, N. ; Nakamura, M. ; Nakano, T. ; Nasybulin, S. ; Ninin, P. ; Nishio, A. ; Novikov, A. ; Obinyakov, B. ; Ogawa, S. ; Okateva, N. ; Opitz, B. ; Osborne, J. ; Ovchynnikov, M. ; Owtscharenko, N. ; Owen, P. H. ; Pacholek, P. ; Paoloni, A. ; Park, B. D. ; Park, S. K. ; Pastore, A. ; Patel, M. ; Pereyma, D. ; Perillo-Marcone, A. ; Petkov, G. L. ; Petridis, K. ; Petrov, A. ; Podgrudkov, D. ; Poliakov, V ; Polukhina, N. ; Prieto, J. Prieto ; Prokudin, M. ; Prota, A. ; Quercia, A. ; Rademakers, A. ; Rakai, A. ; Ratnikov, F. ; Rawlings, T. ; Redi, Federico ; Ricciardi, S. ; Rinaldesi, M. ; Rodin, Volodymyr ; Rodin, Viktor ; Robbe, P. ; Rodrigues Cavalcante, Ana Bárbara ; Roganova, T. ; Rokujo, H. ; Rosa, G. ; Rovelli, T. ; Ruchayskiy, O. ; Ruf, T. ; Samoylenko, V ; Samsonov, V ; Galan, F. Sanchez ; Diaz, P. Santos ; Ull, A. Sanz ; Saputi, A. ; Sato, O. ; Savchenko, E. S. ; Schliwinski, J. S. ; Schmidt-Parzefall, W. ; Serra, N. ; Sgobba, S. ; Shadura, O. ; Shakin, A. ; Shaposhnikov, M. ; Shatalov, P. ; Shchedrina, T. ; Shchutska, L. ; Shevchenko, V ; Shibuya, H. ; Shihora, L. ; Shirobokov, S. ; Shustov, A. ; Silverstein, S. B. ; Simone, S. ; Simoniello, R. ; Skorokhvatov, M. ; Smirnov, S. ; Sohn, J. Y. ; Sokolenko, A. ; Solodko, E. ; Starkov, N. ; Stoel, L. ; Storaci, B. ; Stramaglia, M. E. ; Sukhonos, D. ; Suzuki, Y. ; Takahashi, S. ; Tastet, J. L. ; Teterin, P. ; Naing, S. Than ; Timiryasov, I ; Tioukov, V ; Tommasini, D. ; Torii, M. ; Tosi, N. ; Treille, D. ; Tsenov, R. ; Ulin, S. ; Ustyuzhanin, A. ; Uteshev, Z. ; Vankova-Kirilova, G. ; Vannucci, F. ; Venkova, P. ; Venturi, V. ; Vilchinski, S. ; Villa, M. ; Vincke, Heinz ; Vincke, Helmut ; Visone, C. ; Vlasik, K. ; Volkov, A. ; Voronkov, R. ; van Waasen, S. ; Wanke, R. ; Wertelaers, P. ; Woo, J-K ; Wurm, M. ; Xella, S. ; Yilmaz, D. ; Yilmazer, A. U. ; Yoon, C. S. ; Zarubin, P. ; Zarubina, I ; Zaytsev, Yu
Published in Journal Of Instrumentation
Volume 14
Pages P11028
Date 2019-11-01
ISSN 1748-0221
Keywords
Note This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution License
DOI https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/11/P11028
Other identifier(s) View record in Web of Science
Laboratories LPHE
LPPC
LCVMM
Record Appears in Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > MATH - Institute of Mathematics > LCVMM - Laboratory for Computation and Visualization in Mathematics and Mechanics
Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > IPHYS - Institute of Physics > LPPC - Laboratory of Particle Physics and Cosmology
Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > IPHYS - Institute of Physics > LPHE - High Energy Physics Laboratory
Scientific production and competences > SB - School of Basic Sciences > Mathematics
Peer-reviewed publications
Work produced at EPFL
Journal Articles
Published
Record creation date 2020-01-31

Actions

Preview