151. First results on ProtoDUNE-SP liquid argon time projection chamber performance from a beam test at the CERN Neutrino Platform
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DUNE Collaboration, Abi, B., Abud, A. Abed, Acciarri, R., Acero, M. A., Adamov, G., Adamowski, M., Adams, D., Adrien, P., Adinolfi, M., Ahmad, Z., Ahmed, J., Alion, T., Monsalve, S. Alonso, Alt, C., Anderson, J., Andreopoulos, C., Andrews, M. P., Andrianala, F., Andringa, S., Ankowski, A., Antonova, M., Antusch, S., Aranda-Fernandez, A., Ariga, A., Arnold, L. O., Arroyave, M. A., Asaadi, J., Aurisano, A., Aushev, V., Autiero, D., Azfar, F., Back, H., Back, J. J., Backhouse, C., Baesso, P., Bagby, L., Bajou, R., Balasubramanian, S., Baldi, P., Baller, B., Bambah, B., Barao, F., Barenboim, G., Barker, G. J., Barkhouse, W., Barnes, C., Barr, G., Monarca, J. Barranco, Barros, N., Barrow, J. L., Bashyal, A., Basque, V., Bay, F., Alba, J. L. Bazo, Beacom, J. F., Bechetoille, E., Behera, B., Bellantoni, L., Bellettini, G., Bellini, V., Beltramello, O., Belver, D., Benekos, N., Neves, F. Bento, Berger, J., Berkman, S., Bernardini, P., Berner, R. M., Berns, H., Bertolucci, S., Betancourt, M., Bezawada, Y., Bhattacharjee, M., Bhuyan, B., Biagi, S., Bian, J., Biassoni, M., Biery, K., Bilki, B., Bishai, M., Bitadze, A., Blake, A., Siffert, B. Blanco, Blaszczyk, F. D. M., Blazey, G. C., Blucher, E., Boissevain, J., Bolognesi, S., Bolton, T., Bonesini, M., Bongrand, M., Bonini, F., Booth, A., Booth, C., Bordoni, S., Borkum, A., Boschi, T., Bostan, N., Bour, P., Boyd, S. B., Boyden, D., Bracinik, J., Braga, D., Brailsford, D., Brandt, A., Bremer, J., Brew, C., Brianne, E., Brice, S. J., Brizzolari, C., Bromberg, C., Brooijmans, G., Brooke, J., Bross, A., Brunetti, G., Buchanan, N., Budd, H., Caiulo, D., Calafiura, P., Calcutt, J., Calin, M., Calvez, S., Calvo, E., Camilleri, L., Caminata, A., Campanelli, M., Caratelli, D., Carini, G., Carlus, B., Carniti, P., Terrazas, I. Caro, Carranza, H., Castillo, A., Castromonte, C., Cattadori, C., Cavalier, F., Cavanna, F., Centro, S., Cerati, G., Cervelli, A., Villanueva, A. Cervera, Chalifour, M., Chang, C., Chardonnet, E., Charitonidis, N., Chatterjee, A., Chattopadhyay, S., Chatzidaki, P., Chaves, J., Chen, H., Chen, M., Chen, Y., Cherdack, D., Chi, C., Childress, S., Chiriacescu, A., Cho, K., Choubey, S., Christensen, A., Christian, D., Christodoulou, G., Church, E., Clarke, P., Coan, T. E., Cocco, A. G., Coelho, J. A. B., Conley, E., Conrad, J. M., Convery, M., Corwin, L., Cotte, P., Cremaldi, L., Cremonesi, L., Crespo-Anadón, J. I., Cristaldo, E., Cross, R., Cuesta, C., Cui, Y., Cussans, D., Dabrowski, M., da Motta, H., Peres, L. Da Silva, David, C., David, Q., Davies, G. S., Davini, S., Dawson, J., De, K., De Almeida, R. M., Debbins, P., De Bonis, I., Decowski, M. P., de Gouvêa, A., De Holanda, P. C., Astiz, I. L. De Icaza, Deisting, A., De Jong, P., Delbart, A., Delepine, D., Delgado, M., Dell'Acqua, A., De Lurgio, P., Neto, J. R. T. de Mello, DeMuth, D. M., Dennis, S., Densham, C., Deptuch, G., De Roeck, A., De Romeri, V., De Vries, J. J., Dharmapalan, R., Dias, M., Diaz, F., Díaz, J. S., Di Domizio, S., Di Giulio, L., Ding, P., Di Noto, L., Distefano, C., Diurba, R., Diwan, M., Djurcic, Z., Dokania, N., Dolinski, M. J., Domine, L., Douglas, D., Drake, G., Drielsma, F., Duchesneau, D., Duffy, K., Dunne, P., Durkin, T., Duyang, H., Dvornikov, O., Dwyer, D. A., Dyshkant, A. S., Eads, M., Edmunds, D., Eisch, J., Emery, S., Ereditato, A., Escobar, C. O., Sanchez, L. Escudero, Evans, J. J., Ewart, E., Ezeribe, A. C., Fabre, C., Fahey, K., Falcone, A., Farnese, C., Farzan, Y., Felix, J., Fernandez-Martinez, E., Menendez, P. Fernandez, Ferraro, F., Fields, L., Filkins, A., Filthaut, F., Fitzpatrick, R. S., Flanagan, W., Fleming, B., Flight, R., Fowler, J., Fox, W., Franc, J., Francis, K., Franco, D., Freeman, J., Freestone, J., Fried, J., Friedland, A., Fuess, S., Furic, I., Furmanski, A. P., Gago, A., Gallagher, H., Gallego-Ros, A., Gallice, N., Galymov, V., Gamberini, E., Gamble, T., Gandhi, R., Gandrajula, R., Gao, S., Garcia-Gamez, D., García-Peris, M. Á., Gardiner, S., Gastler, D., Ge, G., Gelli, B., Gendotti, A., Gent, S., Ghorbani-Moghaddam, Z., Gibin, D., Gil-Botella, I., Girerd, C., Giri, A. K., Gnani, D., Gogota, O., Gold, M., Gollapinni, S., Gollwitzer, K., Gomes, R. A., Bermeo, L. V. Gomez, Fajardo, L. S. Gomez, Gonnella, F., Gonzalez-Cuevas, J. A., Goodman, M. C., Goodwin, O., Goswami, S., Gotti, C., Goudzovski, E., Grace, C., Graham, M., Gramellini, E., Gran, R., Granados, E., Grant, A., Grant, C., Gratieri, D., Green, P., Green, S., Greenler, L., Greenwood, M., Greer, J., Griffith, W. C., Groh, M., Grudzinski, J., Grzelak, K., Gu, W., Guarino, V., Guenette, R., Guglielmi, A., Guo, B., Guthikonda, K. K., Gutierrez, R., Guzowski, P., Guzzo, M. M., Gwon, S., Haaf, K., Habig, A., Hackenburg, A., Hadavand, H., Haenni, R., Hahn, A., Haigh, J., Haiston, J., Hamernik, T., Hamilton, P., Han, J., Harder, K., Harris, D. A., Hartnell, J., Hasegawa, T., Hatcher, R., Hazen, E., Heavey, A., Heeger, K. M., Heise, J., Hennessy, K., Henry, S., Morquecho, M. A. Hernandez, Herner, K., Hertel, L., Hesam, A. S., Hewes, V, Higuera, A., Hill, T., Hillier, S. J., Himmel, A., Hoff, J., Hohl, C., Holin, A., Hoppe, E., Horton-Smith, G. A., Hostert, M., Hourlier, A., Howard, B., Howell, R., Hrivnak, J., Huang, J., Hugon, J., Iles, G., Ilic, N., Iliescu, A. M., Illingworth, R., Ioannisian, A., Itay, R., Izmaylov, A., James, E., Jargowsky, B., Jediny, F., Jesùs-Valls, C., Ji, X., Jiang, L., Jiménez, S., Jipa, A., Joglekar, A., Johnson, C., Johnson, R., Jones, B., Jones, S., Jung, C. K., Junk, T., Jwa, Y., Kabirnezhad, M., Kaboth, A., Kadenko, I., Kamiya, F., Karagiorgi, G., Karcher, A., Karolak, M., Karyotakis, Y., Kasai, S., Kasetti, S. P., Kashur, L., Kazaryan, N., Kearns, E., Keener, P., Kelly, K. J., Kemp, E., Kendziora, C., Ketchum, W., Kettell, S. H., Khabibullin, M., Khotjantsev, A., Khvedelidze, A., Kim, D., King, B., Kirby, B., Kirby, M., Klein, J., Koehler, K., Koerner, L. W., Kohn, S., Koller, P. P., Kordosky, M., Kosc, T., Kose, U., Kostelecký, V. A., Kothekar, K., Krennrich, F., Kreslo, I., Kudenko, Y., Kudryavtsev, V. A., Kulagin, S., Kumar, J., Kumar, R., Kuruppu, C., Kus, V., Kutter, T., Lacarelle, B., Lambert, A., Lande, K., Lane, C. E., Lang, K., Langford, T., Lasorak, P., Last, D., Lastoria, C., Laundrie, A., Lawrence, A., Lazanu, I., LaZur, R., Le, T., Learned, J., LeBrun, P., Miotto, G. Lehmann, Lehnert, R., de Oliveira, M. A. Leigui, Leitner, M., Leyton, M., Li, L., Li, S., Li, S. W., Li, T., Li, Y., Liao, H., Lin, C. S., Lin, S., Lister, A., Littlejohn, B. R., Liu, J., Liu, T., Lockwitz, S., Loew, T., Lokajicek, M., Lomidze, I., Long, K., Loo, K., Lorca, D., Lord, T., LoSecco, J. M., Louis, W. C., Luk, K. B., Luo, X., Lurkin, N., Lux, T., Luzio, V. P., MacFarland, D., Machado, A. A., Machado, P., Macias, C. T., Macier, J. R., Maddalena, A., Madigan, P., Magill, S., Mahn, K., Maio, A., Maloney, J. A., Mandrioli, G., Maneira, J., Manenti, L., Manly, S., Mann, A., Manolopoulos, K., Plata, M. Manrique, Marchionni, A., Marciano, W., Marfatia, D., Mariani, C., Maricic, J., Marinho, F., Marino, A. D., Marshak, M., Marshall, C., Marshall, J., Marteau, J., Martin-Albo, J., Martinez, N., Caicedo, D. A. Martinez, Martynenko, S., Mason, K., Mastbaum, A., Masud, M., Matsuno, S., Matthews, J., Mauger, C., Mauri, N., Mavrokoridis, K., Mazza, R., Mazzacane, A., Mazzucato, E., McCluskey, E., McConkey, N., McFarland, K. S., McGrew, C., McNab, A., Mefodiev, A., Mehta, P., Melas, P., Mellinato, M., Mena, O., Menary, S., Mendez, H., Menegolli, A., Meng, G., Messier, M. D., Metcalf, W., Mewes, M., Meyer, H., Miao, T., Michna, G., Miedema, T., Migenda, J., Milincic, R., Miller, W., Mills, J., Milne, C., Mineev, O., Miranda, O. G., Miryala, S., Mishra, C. S., Mishra, S. R., Mislivec, A., Mladenov, D., Mocioiu, I., Moffat, K., Moggi, N., Mohanta, R., Mohayai, T. A., Mokhov, N., Molina, J., Bueno, L. Molina, Montanari, A., Montanari, C., Montanari, D., Zetina, L. M. Montano, Moon, J., Mooney, M., Moor, A., Moreno, D., Morgan, B., Morris, C., Mossey, C., Motuk, E., Moura, C. A., Mousseau, J., Mu, W., Mualem, L., Mueller, J., Muether, M., Mufson, S., Muheim, F., Muir, A., Mulhearn, M., Muramatsu, H., Murphy, S., Musser, J., Nachtman, J., Nagu, S., Nalbandyan, M., Nandakumar, R., Naples, D., Narita, S., Navas-Nicolás, D., Nayak, N., Nebot-Guinot, M., Necib, L., Negishi, K., Nelson, J. K., Nesbit, J., Nessi, M., Newbold, D., Newcomer, M., Newhart, D., Nichol, R., Niner, E., Nishimura, K., Norman, A., Norrick, A., Northrop, R., Novella, P., Nowak, J. A., Oberling, M., Del Campo, A. Olivares, Olivier, A., Onel, Y., Onishchuk, Y., Ott, J., Pagani, L., Pakvasa, S., Palamara, O., Palestini, S., Paley, J. M., Pallavicini, M., Palomares, C., Pantic, E., Paolone, V., Papadimitriou, V., Papaleo, R., Papanestis, A., Paramesvaran, S., Parke, S., Parsa, Z., Parvu, M., Pascoli, S., Pasqualini, L., Pasternak, J., Pater, J., Patrick, C., Patrizii, L., Patterson, R. B., Patton, S. J., Patzak, T., Paudel, A., Paulos, B., Paulucci, L., Pavlovic, Z., Pawloski, G., Payne, D., Pec, V., Peeters, S. J. M., Penichot, Y., Pennacchio, E., Penzo, A., Peres, O. L. G., Perry, J., Pershey, D., Pessina, G., Petrillo, G., Petta, C., Petti, R., Piastra, F., Pickering, L., Pietropaolo, F., Pillow, J., Pinzino, J., Plunkett, R., Poling, R., Pons, X., Poonthottathil, N., Pordes, S., Potekhin, M., Potenza, R., Potukuchi, B. V. K. S., Pozimski, J., Pozzato, M., Prakash, S., Prakash, T., Prince, S., Prior, G., Pugnere, D., Qi, K., Qian, X., Raaf, J. L., Raboanary, R., Radeka, V., Rademacker, J., Radics, B., Rafique, A., Raguzin, E., Rai, M., Rajaoalisoa, M., Rakhno, I., Rakotondramanana, H. T., Rakotondravohitra, L., Ramachers, Y. A., Rameika, R., Delgado, M. A. Ramirez, Ramson, B., Rappoldi, A., Raselli, G., Ratoff, P., Ravat, S., Razafinime, H., Real, J. S., Rebel, B., Redondo, D., Reggiani-Guzzo, M., Rehak, T., Reichenbacher, J., Reitzner, S. D., Renshaw, A., Rescia, S., Resnati, F., Reynolds, A., Riccobene, G., Rice, L. C. J., Rielage, K., Rigamonti, A., Rigaut, Y., Rivera, D., Rochester, L., Roda, M., Rodrigues, P., Alonso, M. J. Rodriguez, Rondon, J. Rodriguez, Roeth, A. J., Rogers, H., Rosauro-Alcaraz, S., Rosenthal, M., Rossella, M., Rout, J., Roy, S., Rubbia, A., Rubbia, C., Russell, B., Russell, J., Ruterbories, D., Saakyan, R., Sacerdoti, S., Safford, T., Sahu, N., Sala, P., Salukvadze, G., Samios, N., Sanchez, M. C., Sanders, D. A., Sankey, D., Santana, S., Santos-Maldonado, M., Saoulidou, N., Sapienza, P., Sarasty, C., Sarcevic, I., Savage, G., Savinov, V., Scaramelli, A., Scarff, A., Scarpelli, A., Schellman, H., Schlabach, P., Schmitz, D., Scholberg, K., Schukraft, A., Segreto, E., Seltskaya, E., Sensenig, J., Seong, I., Sergi, A., Sergiampietri, F., Sgalaberna, D., Shaevitz, M. H., Shafaq, S., Shamma, M., Sharma, H. R., Sharma, R., Shaw, T., Shepherd-Themistocleous, C., Shin, S., Shooltz, D., Shrock, R., Simard, L., Simos, N., Sinclair, J., Sinev, G., Singh, J., Singh, V., Sipos, R., Sippach, F. W., Sirri, G., Sitraka, A., Siyeon, K., Smargianaki, D., Smith, A., Smith, E., Smith, P., Smolik, J., Smy, M., Snopok, P., Nunes, M. Soares, Sobel, H., Soderberg, M., Salinas, C. J. Solano, Söldner-Rembold, S., Solomey, N., Solovov, V., Sondheim, W. E., Sorel, M., Soto-Oton, J., Sousa, A., Soustruznik, K., Spagliardi, F., Spanu, M., Spitz, J., Spooner, N. J. C., Spurgeon, K., Staley, R., Stancari, M., Stanco, L., Stefan, D., Steiner, H. M., Stewart, J., Stillwell, B., Stock, J., Stocker, F., Stokes, T., Strait, M., Strauss, T., Striganov, S., Stuart, A., Sulej, R., Summers, D., Surdo, A., Susic, V., Suter, L., Sutera, C. M., Svoboda, R., Szczerbinska, B., Szelc, A. M., Talaga, R., Tanaka, H. A., Oregui, B. Tapia, Tapper, A., Tariq, S., Tatar, E., Tayloe, R., Teklu, A. M., Tenti, M., Terao, K., Ternes, C. A., Terranova, F., Testera, G., Thea, A., Thompson, J. L., Thorn, C., Timm, S. C., Tonazzo, A., Torti, M., Tortola, M., Tortorici, F., Totani, D., Toups, M., Touramanis, C., Trevor, J., Trzaska, W. H., Tsai, Y. T., Tsamalaidze, Z., Tsang, K. V., Tsverava, N., Tufanli, S., Tull, C., Tyley, E., Tzanov, M., Uchida, M. A., Urheim, J., Usher, T., Vagins, M. R., Vahle, P., Valdiviesso, G. A., Valencia, E., Vallari, Z., Valle, J. W. F., Vallecorsa, S., Van Berg, R., Van de Water, R. G., Forero, D. Vanegas, Varanini, F., Vargas, D., Varner, G., Vasel, J., Vasseur, G., Vaziri, K., Ventura, S., Verdugo, A., Vergani, S., Vermeulen, M. A., Verzocchi, M., de Souza, H. Vieira, Vignoli, C., Vilela, C., Viren, B., Vrba, T., Wachala, T., Waldron, A. V., Wallbank, M., Wang, H., Wang, J., Wang, Y., Warburton, K., Warner, D., Wascko, M., Waters, D., Watson, A., Weatherly, P., Weber, A., Weber, M., Wei, H., Weinstein, A., Wenman, D., Wetstein, M., While, M. R., White, A., Whitehead, L. H., Whittington, D., Wilking, M. J., Wilkinson, C., Williams, Z., Wilson, F., Wilson, R. J., Wolcott, J., Wongjirad, T., Wood, K., Wood, L., Worcester, E., Worcester, M., Wret, C., Wu, W., Xiao, Y., Yang, G., Yang, T., Yershov, N., Yonehara, K., Young, T., Yu, B., Yu, H. W., Yu, H. Z., Yu, J., Yu, Z. Y., Zaki, R., Zalesak, J., Zambelli, L., Zamorano, B., Zani, A., Zazueta, L., Zeller, G. P., Zennamo, J., Zeug, K., Zhang, C., Zhao, M., Zhivun, E., Zhu, G., Zimmerman, E. D., Zito, M., Zucchelli, S., Zuklin, J., Zutshi, V., and Zwaska, R.
- Subjects
Physics - Instrumentation and Detectors ,High Energy Physics - Experiment - Abstract
The ProtoDUNE-SP detector is a single-phase liquid argon time projection chamber with an active volume of $7.2\times 6.0\times 6.9$ m$^3$. It is installed at the CERN Neutrino Platform in a specially-constructed beam that delivers charged pions, kaons, protons, muons and electrons with momenta in the range 0.3 GeV$/c$ to 7 GeV/$c$. Beam line instrumentation provides accurate momentum measurements and particle identification. The ProtoDUNE-SP detector is a prototype for the first far detector module of the Deep Underground Neutrino Experiment, and it incorporates full-size components as designed for that module. This paper describes the beam line, the time projection chamber, the photon detectors, the cosmic-ray tagger, the signal processing and particle reconstruction. It presents the first results on ProtoDUNE-SP's performance, including noise and gain measurements, $dE/dx$ calibration for muons, protons, pions and electrons, drift electron lifetime measurements, and photon detector noise, signal sensitivity and time resolution measurements. The measured values meet or exceed the specifications for the DUNE far detector, in several cases by large margins. ProtoDUNE-SP's successful operation starting in 2018 and its production of large samples of high-quality data demonstrate the effectiveness of the single-phase far detector design., Comment: 93 pages, 70 figures
- Published
- 2020
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