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  1. Pubblicazioni

Highly-parallelized simulation of a pixelated LArTPC on a GPU

Articolo
Data di Pubblicazione:
2023
Abstract:
The rapid development of general-purpose computing on graphics processing units (GPGPU) is allowing the implementation of highly-parallelized Monte Carlo simulation chains for particle physics experiments. This technique is particularly suitable for the simulation of a pixelated charge readout for time projection chambers, given the large number of channels that this technology employs. Here we present the first implementation of a full microphysical simulator of a liquid argon time projection chamber (LArTPC) equipped with light readout and pixelated charge readout, developed for the DUNE Near Detector. The software is implemented with an end-to-end set of GPU-optimized algorithms. The algorithms have been written in Python and translated into CUDA kernels using Numba, a just-in-time compiler for a subset of Python and NumPy instructions. The GPU implementation achieves a speed up of four orders of magnitude compared with the equivalent CPU version. The simulation of the current induced on 103 pixels takes around 1 ms on the GPU, compared with approximately 10 s on the CPU. The results of the simulation are compared against data from a pixel-readout LArTPC prototype.
Tipologia CRIS:
1.1 Articolo in rivista
Keywords:
Detector modelling and simulations II (electric fields, charge transport, multiplication and induction, pulse formation, electron emission, etc); Noble liquid detectors (scintillation, ionization, double-phase; Simulation methods and programs; Time projection Chambers (TPC)
Elenco autori:
Abed Abud, A.; Abi, B.; Acciarri, R.; Acero, M. A.; Adames, M. R.; Adamov, G.; Adamowski, M.; Adams, D.; Adinolfi, M.; Adriano, C.; Aduszkiewicz, A.; Aguilar, J.; Ahmad, Z.; Ahmed, J.; Aimard, B.; Akbar, F.; Allison, K.; Alonso Monsalve, S.; Alrashed, M.; Alt, C.; Alton, A.; Alvarez, R.; Amedo, P.; Anderson, J.; Andrade, D. A.; Andreopoulos, C.; Andreotti, M.; Andrews, M. P.; Andrianala, F.; Andringa, S.; Anfimov, N.; Anicezio Campanelli, W. L.; Ankowski, A.; Antoniassi, M.; Antonova, M.; Antoshkin, A.; Antusch, S.; Aranda-Fernandez, A.; Arellano, L.; Arnold, L. O.; Arroyave, M. A.; Asaadi, J.; Ashkenazi, A.; Asquith, L.; Aurisano, A.; Aushev, V.; Autiero, D.; Ayala-Torres, M.; Azfar, F.; Back, A.; Back, H.; Back, J. J.; Bagaturia, I.; Bagby, L.; Balashov, N.; Balasubramanian, S.; Baldi, P.; Baldini, W.; Baller, B.; Bambah, B.; Barao, F.; Barenboim, G.; Barham Alzas, P.; Barker, G. J.; Barkhouse, W.; Barnes, C.; Barr, G.; Barranco Monarca, J.; Barros, A.; Barros, N.; Barrow, J. L.; Basharina-Freshville, A.; Bashyal, A.; Basque, V.; Batchelor, C.; Battat, J. B. R.; Battisti, F.; Bay, F.; Bazetto, M. C. Q.; Bazo Alba, J. L. L.; Beacom, J. F.; Bechetoille, E.; Behera, B.; Belchior, E.; Bellantoni, L.; Bellettini, G.; Bellini, V.; Beltramello, O.; Benekos, N.; Benitez Montiel, C.; Benjamin, D.; Bento Neves, F.; Berger, J.; Berkman, S.; Bernardini, P.; Berner, R. M.; Bersani, A.; Bertolucci, S.; Betancourt, M.; Betancur Rodriguez, A.; Bevan, A.; Bezawada, Y.; Bezerra, A. T.; Bezerra, T. J.; Bhambure, J.; Bhardwaj, A.; Bhatnagar, V.; Bhattacharjee, M.; Bhattacharya, M.; Bhattarai, D.; Bhuller, S.; Bhuyan, B.; Biagi, S.; Bian, J.; Biassoni, M.; Biery, K.; Bilki, B.; Bishai, M.; Bisignani, V.; Bitadze, A.; Blake, A.; Blaszczyk, F. D.; Blazey, G. C.; Blend, D.; Blucher, E.; Boissevain, J.; Bolognesi, S.; Bolton, T.; Bomben, L.; Bonesini, M.; Bonilla-Diaz, C.; Bonini, F.; Booth, A.; Boran, F.; Bordoni, S.; Borkum, A.; Bostan, N.; Bour, P.; Boyden, D.; Bracinik, J.; Braga, D.; Brailsford, D.; Branca, A.; Brandt, A.; Bravo-Moreno, M.; Bremer, J.; Brew, C.; Brice, S. J.; Brizzolari, C.; Bromberg, C.; Brooke, J.; Bross, A.; Brunetti, G.; Brunetti, M.; Buchanan, N.; Budd, H.; Buergi, J.; Caceres V, G.; Cagnoli, I.; Cai, T.; Caiulo, D.; Calabrese, R.; Calafiura, P.; Calcutt, J.; Calin, M.; Calivers, L.; Calvez, S.; Calvo, E.; Caminata, A.; Caratelli, D.; Carber, D.; Carceller, J. C.; Carini, G.; Carlus, B.; Carneiro, M. F.; Carniti, P.; Caro Terrazas, I.; Carranza, H.; Carrara, N.; Carroll, L.; Carroll, T.; Carter, A.; Castano Forero, J. F.; Castillo, A.; Catano-Mur, E.; Cattadori, C.; Cavalier, F.; Cavallaro, G.; Cavanna, F.; Centro, S.; Cerati, G.; Cervelli, A.; Cervera Villanueva, A.; Chakraborty, K.; Chalifour, M.; Chappell, A.; Chardonnet, E.; Charitonidis, N.; Chatterjee, A.; Chattopadhyay, S.; Chen, H.; Chen, M.; Chen, Y.; Chen, Z.; Chen-Wishart, Z.; Cheon, Y.; Cherdack, D.; Chi, C.; Childress, S.; Chirco, R.; Chiriacescu, A.; Chitirasreemadam, N.; Cho, K.; Choate, S.; Chokheli, D.; Chong, P. S.; Chowdhury, B.; Christensen, A.; Christian, D.; Christodoulou, G.; Chukanov, A.; Chung, M.; Church, E.; Cicero, V.; Clapa, D.; Clarke, P.; Cline, G.; Coan, T. E.; Cocco, A. G.; Coelho, J. A. B.; Cohen, A.; Collot, J.; Conley, E.; Conrad, J. M.; Convery, M.; Copello, S.; Cova, P.; Cox, C.; Cremaldi, L.; Cremonesi, L.; Crespo-Anadon, J. I.; Crisler, M.; Cristaldo, E.; Crnkovic, J.; Crone, G.; Cross, R.; Cudd, A.; Cuesta, C.; Cui, Y.; Cussans, D.; Dai, J.; Dalager, O.; Dallavalle, R.; Da Motta, H.; Dar, Z. A.; Darby, R.; Da Silva Peres, L.; David, C.; David, Q.; Davies, G. S.; Davini, S.; Dawson, J.; De, K.; De, S.; De Aguiar, R.; De Almeida, P.; Debbins, P.; De Bonis, I.; Decowski, M. P.; De Gouvea, A.; De Holanda, P. C.; De Icaza Astiz, I. L.; Deisting, A.; De Jong, P.; De La Torre, A.; Delbart, A.; De Leo, V.; Delepine, D.; Delgado, M.; Dell'Acqua, A.; Delmonte, N.; De Lurgio, P.; De Mello Neto, J. R. T.; Demuth, D. M.; Dennis, S.; Densham, C.;
Autori di Ateneo:
MENEGOLLI ALESSANDRO
Link alla scheda completa:
https://iris.unipv.it/handle/11571/1486918
Pubblicato in:
JOURNAL OF INSTRUMENTATION
Journal
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