Calibration and simulation of ionization signal and electronics noise in the ICARUS liquid argon time projection chamber
Authors: Abratenko P. , Abrego-Martinez N. , Aduszkiewicz A. , Akbar F. , Aliaga Soplin L. , Artero Pons M. , Asaadi J. , Badgett W.F. , Baibussinov B. , Behera B. , Bellini V. , Benocci R. , Berger J. , Berkman S. , Bertolucci S. , Betancourt M. , Bonesini M. , Boone T. , Bottino B. , Braggiotti A. , Brailsford D. , Brice S.J. , Brio V. , Brizzolari C. , Budd H.S. , Campani A. , Campos A. , Carber D. , Carneiro M. , Caro Terrazas I. , Carranza H. , Castillo Fernandez F. , Castro A. , Centro S. , Cerati G. , Chatterjee A. , Cherdack D. , Cherubini S. , Chitirasreemadam N. , Cicerchia M. , Coan T.E. , Cocco A. , Convery M.R. , Cooper-Troendle L. , Copello S. , Dange A.A. , de Roeck A. , Di Domizio S. , Di Noto L. , Di Stefano C. , Di Ferdinando D. , Diwan M. , Dolan S. , Domine L. , Donati S. , Drielsma F. , Dyer J. , Dytman S. , Falcone A. , Farnese C. , Fava A. , Ferrari A. , Gallice N. , Garcia F.G. , Gatto C. , Gibin D. , Gioiosa A. , Gu W. , Guglielmi A. , Gurung G. , Hausner H. , Heggestuen A. , Howard B. , Howell R. , Ingratta I. , James C. , Jang W. , Jwa Y.-J. , Kashur L. , Ketchum W. , Kim J.S. , Koh D.-H. , Larkin J. , Li Y. , Mariani C. , Marshall C.M. , Martynenko S. , Mauri N. , McFarland K.S. , Méndez D.P. , Menegolli A. , Meng G. , Miranda O.G. , Mogan A. , Moggi N. , Montagna E. , Montanari C. , Montanari A. , Mooney M. , Moreno-Granados G. , Mueller J. , Murphy M. , Naples D. , Nguyen V.C.L. , Palestini S. , Pallavicini M. , Paolone V. , Papaleo R. , Pasqualini L. , Patrizii L. , Paudel L. , Petrillo G. , Petta C. , Pia V. , Pietropaolo F. , Poppi F. , Pozzato M. , Putnam G. , Qian X. , Rappoldi A. , Raselli G.L. , Repetto S. , Resnati F. , Ricci A.M. , Riccobene G. , Richards E. , Rosenberg M. , Rossella M. , Roy P. , Rubbia C. , Saad M. , Saha S. , Sala P. , Samanta S. , Sapienza P. , Scaramelli A. , Scarpelli A. , Schmitz D. , Schukraft A. , Senadheera D. , Seo S-H. , Sergiampietri F. , Sirri G. , Smedley J.S. , Smith J. , Stanco L. , Stewart J. , Tanaka H.A. , Tapia F. , Tenti M. , Terao K. , Terranova F. , Togo V. , Torretta D. , Torti M. , Tortorici F. , Triozzi R. , Tsai Y.-T. , Tufanli S. , Usher T. , Varanini F. , Ventura S. , Vicenzi M. , Vignoli C. , Viren B. , Williams Z. , Wilson R.J. , Wilson P. , Wolfs J. , Wongjirad T. , Wood A. , Worcester E. , Worcester M. , Wospakrik M. , Yu H. , Yu J. , Zani A. , Zennamo J. , Zettlemoyer J. , Zhang C. , Zucchelli S. ,   The ICARUS collaboration
Published: January 2025

Abstract
The ICARUS liquid argon time projection chamber (LArTPC)
neutrino detector has been taking physics data since 2022 as part of
the Short-Baseline Neutrino (SBN) Program. This paper details the
equalization of the response to charge in the ICARUS time projection
chamber (TPC), as well as data-driven tuning of the simulation of
ionization charge signals and electronics noise. The equalization
procedure removes non-uniformities in the ICARUS TPC response to
charge in space and time. This work leverages the copious number of
cosmic ray muons available to ICARUS at the surface. The ionization
signal shape simulation applies a novel procedure that tunes the
simulation to match what is measured in data. The end result of the
equalization procedure and simulation tuning allows for a comparison
of charge measurements in ICARUS between Monte Carlo simulation and
data, showing good performance with minimal residual bias between
the two.