无分段大体积液体闪烁体探测器中的拓扑径迹重建

无分段大体积液体闪烁体（LS）中微子探测器已被证明是低能中微子物理的关键技术。对于其在高精度 MeV 中微子测量中的成功而言，高效排除由宇宙射线缪子相互作用引起的放射性核素背景至关重要。我们提出了一种在 LS 中重建 GeV 粒子径迹的新技术，其主要特性——对拓扑特征及微分能量损失 $\mathrm{d}E/\mathrm{d}x$ 变化的分辨能力——有助于改进排除策略。与常见的径迹重建方法不同，我们的方法不依赖于具体的径迹/拓扑假设。相反，基于空间和时间中的一个参考点、光电传感器上观测到的光子到达时间分布，以及探测器在光子产生、传播和探测方面的特性（光学模型），该方法重建出光学光子发射的体素化分布。随后可应用三维数据分析技术来提取描述拓扑的参数，例如径迹的方向。我们使用来自 LENA 探测器 Geant4 模拟中能量高达 $10\,\mathrm{GeV}$ 的单缪子事件，对我们方法进行了首次性能评估。目前的结果表明，尽管其全部潜力尚未被完全发掘，我们的方法与现有的重建方法相比已具竞争力。我们还讨论了天体粒子物理学中的其他探测器技术以及医学成像中的应用，这些领域可能会受益于我们方法的基本思想。