GPU-based optical simulation of the DARWIN detector
L. Althueser
,
B. Antunović
,
E. Aprile
,
D. Bajpai
,
L. Baudis
,
D. Baur
,
A.L. Baxter
,
L. Bellagamba
,
R. Biondi
,
Y. Biondi
,
A. Bismark
,
A. Brown
,
R. Budnik
,
A. Chauvin
,
A.P. Colijn
,
J.J. Cuenca-García
,
V. d'Andrea
,
P. Di Gangi
,
J. Dierle
,
S. Diglio
(1)
,
M. Doerenkamp
,
K. Eitel
,
S. Farrell
,
A.D. Ferella
,
C. Ferrari
,
C. Findley
,
H. Fischer
,
M. Galloway
,
F. Girard
,
R. Glade-Beucke
,
L. Grandi
,
M. Guida
,
S. Hansmann-Menzemer
,
F. Jörg
,
L. Jones
,
P. Kavrigin
,
L.M. Krauss
,
B. von Krosigk
,
F. Kuger
,
H. Landsman
,
R.F. Lang
,
S. Li
,
S. Liang
,
M. Lindner
,
J. Loizeau
(1)
,
F. Lombardi
,
T. Marrodán Undagoitia
,
J. Masbou
(1)
,
E. Masson
(2)
,
J. Matias-Lopes
,
S. Milutinovic
,
C.M.B. Monteiro
,
M. Murra
,
K. Ni
,
U. Oberlack
,
I. Ostrovskiy
,
M. Pandurovic
,
R. Peres
,
J. Qin
,
M. Rajado Silva
,
D. Ramírez García
,
P. Sanchez-Lucas
,
J.M.F. Dos Santos
,
M. Schumann
,
M. Selvi
,
F. Semeria
,
H. Simgen
,
M. Steidl
,
P.-L. Tan
,
A. Terliuk
,
K. Thieme
,
R. Trotta
,
C.D. Tunnell
,
F. Tönnies
,
K. Valerius
,
S. Vetter
,
G. Volta
,
W. Wang
,
C. Wittweg
,
Y. Xing
(1)
L. Althueser
- Fonction : Auteur
B. Antunović
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E. Aprile
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D. Bajpai
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L. Baudis
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D. Baur
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A.L. Baxter
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L. Bellagamba
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R. Budnik
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F. Lombardi
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Résumé
Understanding propagation of scintillation light is critical for maximizing the discovery potential of next-generation liquid xenon detectors that use dual-phase time projection chamber technology. This work describes a detailed optical simulation of the DARWIN detector implemented using Chroma, a GPU-based photon tracking framework. To evaluate the framework and to explore ways of maximizing efficiency and minimizing the time of light collection, we simulate several variations of the conventional detector design. Results of these selected studies are presented. More generally, we conclude that the approach used in this work allows one to investigate alternative designs faster and in more detail than using conventional Geant4 optical simulations, making it an attractive tool to guide the development of the ultimate liquid xenon observatory.
Mots clés
Detector modelling and simulations I (interaction of radiation with matter
interaction of photons with matter
interaction of hadrons with matter
etc)
Noble liquid detectors (scintillation
ionization
double-phase)
Simulation methods and programs
Time projection Chambers (TPC)
xenon: liquid
detector: design
optics
time projection chamber
scintillation counter
numerical calculations
multiprocessor: graphics
GEANT
performance