Estatus del telescopio de neutrinos ANTARES

Presentación del tema: "Estatus del telescopio de neutrinos ANTARES"— Transcripción de la presentación:

1 Estatus del telescopio de neutrinos ANTARES
XXXI Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física 10-14 Septiembre de 2007, Granada Francisco Salesa Greus Instituto de Física Corpuscular (IFIC) CSIC-Universitat de València

2 Principio de detección de un TN
Acelerador cósmico  alcanzan el detector sin desviarse  absorbidos por la materia y fondo IR p desviados por campos magnéticos + efecto GZK Tierra FMO Interacción de los RC con la atmósfera Las partículas cargadas producidas inducen la emisión de luz Cherenkov que es detectada por la red 3-D de PMTs. Conociendo la posición de los PMTs y el tiempo de llegada de la luz, podemos reconstruir la traza del neutrino gracias a la traza del muón producido. Los TNs se construyen a gran profundidad para reducir el flujo de muones atmosféricos. γc θc = 42º m n 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

3 Física de un TN Energía ~MeV GeV-100 GeV GeV-TeV TeV-PeV PeV-EeV > EeV Técnica Incremento global de la señal de los PMTs Rango de los muones ascendentes Muones ascendentes Muones ascendentes / cascadas Sucesos horizontales Sucesos descen-dentes Física Búsqueda de supernovas Oscilación de neutrinos Centro galáctico/Sol Materia oscura Neutralino Fuentes astronómicas puntuales: AGNs, GRBs, SNRs AGNs, TD, GKZ ? ? Además: Monopolos, MO supermasiva, SUSY Q-balls, etc... 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

4 Estación de control en La Seyne-sur-mer
El TN ANTARES Actualmente es el mayor TN funcionando en el hemisferio norte. Estación de control en La Seyne-sur-mer 23 Institutos de 7 países europeos Situado a ~2500 m de profundidad en el fondo del mar Mediterráneo 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

5 Vista esquemática del detector
Boya Piso Módulo de electrónica 40 km de cable electro-óptico hasta la costa PMT 900 PMTs en total 12 líneas 25 pisos/línea 3 PMTs/piso PMT 350 m PMT Caja de unión Submarino 100 m 60-75 m Cable de interconexión 12 líneas 3x25 PMT/línea Ancla 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

6 Logros de la colaboración
> Investigación y desarrollo. Evaluación del emplazamiento. 2001-> Despliegue del cable EO de 40 km. 2002 -> Despliegue de la “caja de union”. Abril > Línea de instrumentación + test de los OMs (MILOM), 2 años operativa. Marzo > Primera línea completa (Line 1). Setiembre > Línea 2. Enero > Líneas 3,4 y 5. Hoy -> 10 líneas desplegadas = 5 líneas operativas + 5 (1 de instrumentación) que se conectarán a final de año. Detector completo a principios de 2008!! Actualmente 5 líneas toman datos de manera estable 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

7 Prestaciones del detector
m n q cinemática reconstrucción mrec, nverd mrec, mverd Área efectiva para n [m2] crece con la energia Opacidad de la Tierra a Eμ >100 TeV La resolución angular es mejor de 0.3º a energías del neutrino incidente mayores del TeV. Limitaciones: “Scattering” + Dispersión cromatica de la luz en el agua: σ ~ 1.0 ns. Tiempo de tránsito (TTS) de los PMT: σ ~ 1.3 ns. Electrónica + calibración temporal: σ < 0.5 ns Reconstrucción de la posición de los PMTs: σ < 10 cm (↔ σ < 0.5 ns). Mkn 501 RX J GX339-4 SS433 CRAB VELA Centro Galáctico región no visible 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

8 Sistema de calibración (posición)
Posicionamiento mediante 2 sistemas: Sistema acústico formado por hidrófonos (receptores) y transpondedores (emisor/receptor) que intercambian señales acústicas. Permiten calcular la posición por triangulación. Sistema de brújulas e inclinómetros. Tarjetas que permiten la medida de la rotación e inclinación de los pisos. Transpondedor autónomo Hidrófonos de la línea 1 14 20 25 8 1 Dirección y OM 0 norte → x Cénit z 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

9 Sistema de calibración (posición)
El sistema reproduce una distancia fija con una precisión de ~ 10cm 96 m 175 m Bajas corrientes Altas corrientes hidrófonos Desplazamiento radial en el plano horizontal de los 5 hidrófonos de la línea 1 en función del tiempo. Reconstrucción de la línea mediante los sistemas de posicionamiento. 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

10 Sistema de calibración (tiempo)
La calibración temporal está basada en un sistema de balizas ópticas de dos tipos: Láser y LED. A lo largo de cada línea se distribuyen 4 balizas LED. Dos láseres están emplazados al pie de 2 líneas centrales. El tiempo de emisión de la luz de la baliza es conocido, lo cual permite calibrar temporalmente el detector. 60 m 300 m 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

11 Sistema de calibración (tiempo)
σ = 0.4 ns σ = 0.7 ns Permite la resolución angular esperada Laboratorio - Mar Baliza Láser -Piso1 Línea 1 σ = 0.6 ns Con posicionamiento Sin posicionamiento 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

12 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada
Fondo ambiental Existe un fondo de luz inevitable debido a bioluminiscencia y al 40K (sal marina). Se distinguen 2 componentes: Componente continua producida por la emisión Cherenkov después de la desintegración del 40K + actividad biológica de colonias de bacterias. Picos de tasa de corta duración provocados por organismos vivos que cruzan accidentalmente el detector. Picos Componente continua 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

13 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada
Fondo ambiental Periodo de alta tasa después de la conexión de la línea 1 2006 Actualmente, la tasa de la componente continua es ~ 60 kHz 2007 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

14 Reconstrucción de eventos
Las trazas están representadas para cada línea: la coordenada z (altura) en función del tiempo. muones hacia arriba muones hacia abajo Simulación del patrón característico para diferentes ángulos cenitales, para muones pasando a una distancia de 20 m de la línea. 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

15 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada
Eventos reconstruidos Muón descendente 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

16 Haz de muones atmosféricos
Eventos reconstruidos Haz de muones atmosféricos 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

17 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada
Eventos reconstruidos Candidato a neutrino =35o 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

18 Distribución en el ángulo cenital
Preliminar Aplicados ciertos criterios de selección Muones cósmicos (reconstruidos hacia abajo) number of events Candidatos a neutrinos (reconstruidos hacia arriba) cos q 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada

19 Conclusiones y perspectivas
Grandes avances durante los 2 últimos años, actualmente ANTARES es el mayor telescopio de neutrinos en el hemisferio norte. Tecnología del detector probada con éxito. La línea de instrumentación funcionó durante 2 años. La resolución del sistema de calibración (posición, tiempo) en acuerdo con las especificaciones (0.5 ns, 10 cm), esto garantiza la resolución angular < 0.3 º. Primeros neutrinos candidatos reconstruidos. Detector completo a principios de 2008. Estudios de física en marcha, mucho trabajo por delante … 10/09/2007 Francisco Salesa - Bienal 2007, Granada