Estimação de Energia para Calorimetria em Física de Altas Energias Baseada em Representação Esparsa

Abstract

Esta tese propõe uma nova abordagem baseada em representação esparsa para o problema de estimação de energia em calorimetria de altas energias em cenários com empilhamento de sinais. Inserida no contexto do programa de atualização do experimento ATLAS experiment, no Large Hadron Collider, a principal motivação do trabalho foi o aumento progressivo da luminosidade do colisionador e seus impactos na estimação de energia nos canais do calorímetro eletromagnético LAr. Foram propostos dois métodos de estimação denominados SPARSE e SPARSE-COF, ambos baseados em programação linear para busca de esparsidade. O desempenho desses métodos foi avaliado em diferentes simulações e comparado com o método clássico utilizado nos calorímetros do ATLAS, o filtro ótimo (OF), além do DM-COF, método desenvolvido para o calorímetro hadrônico do ATLAS que considera o problema de empilhamento de sinais em sua formulação. Os resultados mostraram que os métodos SPARSE e SPARSE-COF apresentaram desempenho superior aos demais, principalmente em cenários nos quais a janela de observação utilizada para a estimação não contém todas as amostras do pulso típico do calorímetro sob condições de empilhamento de sinais. Além disso, utilizando dados de simulações de Monte Carlo do calorímetro LAr, os métodos baseados em representação esparsa também foram avaliados com algoritmos de menor complexidade computacional, como IRLS, OMP e LS-OMP. Os resultados indicaram que o método LS-OMP apresentou desempenho equivalente aos métodos SPARSE e SPARSE-COF, tornando-se um candidato promissor para aplicações de estimação online de energia no calorímetro LAr.