In general-purpose particle detectors, the particle flow algorithm may be used to reconstruct a coherent particle-level view of the event by combining information from the calorimeters and the trackers, significantly improving the detector resolution for jets and the missing transverse momentum. In view of the planned high-luminosity upgrade of the CERN Large Hadron Collider, it is necessary to revisit existing reconstruction algorithms and ensure that both the physics and computational performance are sufficient in a high-pileup environment. Recent developments in machine learning may offer a prospect for efficient event reconstruction based on parametric models. We introduce MLPF, an end-to-end trainable machine-learned particle flow algorithm for reconstructing particle flow candidates based on parallelizable, computationally efficient, scalable graph neural networks and a multi-task objective. We report the physics and computational performance of the MLPF algorithm on on a synthetic dataset of ttbar events in HL-LHC running conditions, including the simulation of multiple interaction effects, and discuss potential next steps and considerations towards ML-based reconstruction in a general purpose particle detector.


翻译:在一般用途粒子探测器中,粒子流算法可以用来通过综合来自热量计和跟踪器的信息来重建对事件连贯的粒子水平,大大改进喷射机的探测器分辨率和缺失的横向动力。鉴于CERN大型散子相撞机计划高光度升级,有必要重新审查现有的重建算法,并确保在高沉降环境中物理和计算性能都足够。机器学习的最近发展可能为基于参数模型的高效事件重建提供前景。我们引入了MLPF,即基于可平行的、计算高效的、可缩放的图形神经网络和多任务目标重建粒子流候选的终端到终端可训练的机器粒子流算法。我们报告MLPF算法的物理和计算性能,以HL-LHC运行条件下的tbar事件合成数据集为基础,包括模拟多重交互效应,并讨论基于ML的普通粒子探测器重建的潜在步骤和考虑。

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