The Standard Model (SM) does not provide an information for 26% of dark matter of the universe. In the dark sector, dark matter is supposed to be linked with the hypothetical particles called dark photons that have similar role to photons in electromagnetic interaction in the SM. Besides astronomical observation, there are studies to find dark matter candidates using accelerators. In this paper, we searched for dark photons using future electron-positron colliders, including Circular Electron Positron Collider (CEPC)/CEPC, Future Circular Collider (FCC-ee)/Innovative Detector for Electron-positron Accelerator (IDEA), and International Linear Collider (ILC)/International Large Detector (ILD). Using the parameterized response of the detector simulation of Delphes, we studied the sensitivity of a double dark photon mode at each accelerator/detector. The signal mode is double dark photon decay channel, e+e- → A'A', where A' (dark photon with spin 1) decaying into a muon pair. We used MadGraph5 to generate Monte Carlo (MC) events by means of a Simplified Model. We found the dark photon mass at which the cross-sections were the highest for each accelerator to obtain the maximum number of events. In this paper we show the expected number of dark photon signal events and the detector efficiency of each accelerator. The results of this study can facilitate in the dark photon search by future electron-positron accelerators.
The universe is well known to be consists of dark energy, dark matter and the standard model (SM) particles. The dark matter dominates the density of matter in the universe. The dark matter is thought to be linked with dark photon which are hypothetical hidden sector particles similar to photons in electromagnetism but potentially proposed as force carriers. Due to the extremely small cross-section of dark matter, a large amount of data is needed to be processed. Therefore, we need to optimize the central processing unit (CPU) time. In this work, using MadGraph5 as a simulation tool kit, we examined the CPU time, and cross-section of dark matter at the electron-positron collider considering three parameters including the center of mass energy, dark photon mass, and coupling constant. The signal process pertained to a dark photon, which couples only to heavy leptons. We only dealt with the case of dark photon decaying into two muons. We used the simplified model which covers dark matter particles and dark photon particles as well as the SM particles. To compare the CPU time of simulation, one or more cores of the KISTI-5 supercomputer of Nurion Knights Landing and Skylake and a local Linux machine were used. Our results can help optimize high-energy physics software through high-performance computing and enable the users to incorporate parallel processing.
The universe is thought to be filled with not only Standard Model (SM) matters but also dark matters. Dark matter is thought to play a major role in its construction. However, the identity of dark matter is as yet unknown, with various search methods from astrophysical observartion to particle collider experiments. Because of the cross-section that is a thousand times smaller than SM particles, dark matter research requires a large amount of data processing. Therefore, optimization and parallelization in High Performance Computing is required. Dark matter in hypothetical hidden sector is though to be connected to dark photons which carries forces similar to photons in electromagnetism. In the recent analysis, it was studied using the decays of a dark photon at collider experiments. Based on this, we studies double dark photon decays at lepton colliders. The signal channels are e+e- → A'A' and e+e- → A'A'γ where dark photon A' decays dimuon. These signal channels are based on the theory that dark photons only decay into heavily charged leptons, which can explain the muon magnetic momentum anomaly. We scanned the cross-section according to the dark photon mass in experiments. MadGraph5 was used to generate events based on a simplified model. Additionally, to get the maximum expected number of events for the double dark photon channel, the detector efficiency for several center of mass (CM) energy were studied using Delphes and MadAnalysis5 for performance comparison. The results of this study will contribute to the search for double dark photon channels at lepton colliders.
In this work, single photon avalanche diodes (SPADs) were fabricated using the standard 180 nm complementary metal-oxide semiconductor process. Their small size of 15-16 µ m and low operating voltage made it possible to easily integrate them with readout circuits for compact on-chip sensors, particularly those used in the radiation sensor network of a nuclear plant. Four architectures were proposed for the SPADs, with a shallow trench isolation (STI) guard ring and different depletion regions designed to demonstrate the main performance parameters in each experimental configuration. The wide absorption region structure with PSD and a deep N-well could achieve a uniform electric field, resulting in a stable dark count rate (DCR). Additionally, the STI guard ring was implanted to mitigate the premature edge breakdown. A breakdown voltage was achieved for a low operating voltage of 10.75 V. The DCR results showed 286.3 Hz per ㎛2 at an excess voltage of 0.04 V. A photon detection probability of 21.48% was obtained at 405 nm.
Journal of information and communication convergence engineering
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제19권2호
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pp.102-107
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2021
In this paper, we propose a new three-dimensional (3D) photon-counting integral imaging reconstruction method using a merging reconstruction process and maximum likelihood estimation (MLE). The conventional 3D photon-counting reconstruction method extracts photons from elemental images using a Poisson random process and estimates the scene using statistical methods such as MLE. However, it can reduce the photon levels because of an average overlapping calculation. Thus, it may not visualize 3D objects in severely low light environments. In addition, it may not generate high-quality reconstructed 3D images when the number of elemental images is insufficient. To solve these problems, we propose a new 3D photon-counting merging reconstruction method using MLE. It can visualize 3D objects without photon-level loss through a proposed overlapping calculation during the reconstruction process. We confirmed the image quality of our proposed method by performing optical experiments.
본 논문에서는 디지털 의료 영상 및 진단 분야 그리고 산업용으로도 활용 가능한 싱글 포톤 계수형 영상센서를 $0.18{\mu}m$ triple-well CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 공정을 사용하여 설계하였다. 설계된 Readout 칩용 싱글 픽셀은 디지털 X-ray 이미지 센서모듈을 간단화 하기 위해 단일 전원전압을 사용하였으며, Preamplifier의 출력 전압인 signal voltage(${\Delta}Vs$)를 크게 하기 위해 Folded Cascode CMOS OP amp를 이용한 Preamplifier를 설계하였으며, 기존의 Readout 칩 외부에서 인가하던 threshold voltage를 Readout 칩 내부에서 생성해 줄 수 있도록 Externally Tunable Threshold Voltage Generator 회로를 새롭게 제안하였다. 그리고, Photo Diode에서 발생하는 Dark Current Noise를 제거하기 위한 Dark Current Compensation 회로를 제안하였으며, 고속 counting이 가능하고, layout 면적이 작은 15bit LFSR(Linear Feedback Shift Resister) Counter를 설계하였다.
Journal of information and communication convergence engineering
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제19권4호
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pp.276-283
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2021
In this paper, we propose an effective noise reduction method for photon counting imaging using a discrete wavelet transform. Conventional 2D photon counting imaging was used to visualize the object under dark conditions using statistical methods, such as the Poisson random process. The photons in the scene were estimated using a statistical method. However, photons which disturb the visualization and decrease the image quality may occur in the background where there is no object. Although median filters are used to reduce the noise, the noise in the scene remains. To remove the noise effectively, our proposed method uses the discrete wavelet transform, which removes the noise in the scene using a specific thresholding method that utilizes photon counting imaging characteristics. We conducted an optical experiment to demonstrate the denoising performance of the proposed method.
Dark matter is barely known because it cannot be explained using the Standard Model. In addition, dark matter has not been detected yet. It is currently being explored through various ways. In this paper, we studied dark matter in an electron-positron collider using MadGraph5. The signal channel is e+e- → 𝜇+𝜇-A' where A' decays to dimuon. We studied the cross-section by increasing the center-of-mass energy. Central processing unit (CPU) time of simulation was compared with that using a local Linux machine and a KISTI-5 supercomputer (Knight Landing and Skylake). Furthermore, one or more cores were used for comparing CPU time among machines. Results of this study will enable the exploration of dark matter in electron-positron experiments. This study also serves as a reference for optimizing high-energy physics simulation toolkits.
Eco-physiological research and the control of Cochlodinium polykrikoides was carried out to elucidate eco-physiological characteristics of red tide organism through culture experiment depending on the condition of photon irradiance. Oxygen consumption of C. polykrikoides was high with a value of 1.12 mg/L/hr in the dark compared with that of 0.13 mg/L/hr at $100{\mu}mEm^{-2}s^{-1}$. DO values in a circular chamber with the lapse of time in seawater containing C. polykrikoides were declined in the dark period. DO values of seawater containing C. polykrikoides in the dark were declined from 7.01 mg/L to 2.65 mg/L in 30 cm depth and from 7.01 mg/L to 6.63 mg/L in 5 cm depth depending on the depth of circular culture vessel. Olive flounder, Paralichthys olivaceus and file fish, Stephanolepis cirrhifer exposed to Cochlodinium showed the separation of the lamella epithelium from gill filament, which disrupted the respiratory process at the gill level.
1550nm의 파장대를 이용하는 자동 위상보정 양자암호 시스템을 소개한다. 양자키 분배 시스템에서 자동위상보정된 양자키 분배를 위한 메인 컨트롤보드와 phase modulator를 제어할 수 있는 보드를 제작하였고, 단일광자검출기를 위한 dark count당 photon count, quantum key distribution rate($R_{sift}$)와 quantum bit error rate(QBER)값을 측정하였다. 이 시스템은 25km의 광섬유상에서 quantum bit error rate(QBER) 3.5%의 결과값을 얻었고, 이는 상용화가 가능할 것으로 예상된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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