Estatus del Estatus del telescopio de telescopio de neutrinos neutrinos ANTARESANTARES
Francisco Salesa GreusInstituto de Física Corpuscular (IFIC)
CSIC-Universitat de València
XXXI Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de FísicaXXXI Reunión Bienal de la Real Sociedad Española de Física
10-14 Septiembre de 2007, Granada10-14 Septiembre de 2007, Granada
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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
FMOFMO
• 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
Interacción de los RC con la atmósfera
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Física de un TN
Además:Además: Monopolos, MO supermasiva, SUSY Q-balls, etc... Monopolos, MO supermasiva, SUSY Q-balls, etc...
Fuentes astronómicas
puntuales:
AGNs, GRBs,
SNRs
Muones ascendentes /
cascadas
TeV-PeVTeV-PeV
?
Sucesos descen-dentes
> EeV> EeV
AGNs, TD, GKZ
Centro galáctico/Sol
Materia oscura
Neutralino
Oscilación de neutrinos
Búsqueda de
supernovasFísicaFísica
Sucesos horizontales
Muones ascendentes
Rango de los muones
ascendentes
Incremento global de la señal de los
PMTs
TécnicaTécnica
PeV-EeVPeV-EeVGeV-TeVGeV-TeVGeV-100 GeVGeV-100 GeV~MeV~MeVEnergíaEnergía
??
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El TN ANTARES• Actualmente es el mayor TN
funcionando en el hemisferio norte.
23 Institutos de 7 países europeos
Estación de control en La
Seyne-sur-mer
Situado a ~2500 m de profundidad en el fondo del mar
Mediterráneo
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Vista esquemática del detector
60-75 m60-75 m
100 m100 m
350 m350 m
12 líneas12 líneas3x25 PMT/línea3x25 PMT/línea
Caja de unión
Boya
Cable de interconexión
Piso
40 km de cable electro-óptico hasta la costa
Ancla
Submarino
900 PMTs en total900 PMTs en total
12 líneas12 líneas
25 pisos/línea25 pisos/línea
3 PMTs/piso3 PMTs/piso
PMT
PMT
PMT
Módulo de Módulo de electrónicaelectrónica
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Logros de la colaboración• 1996-2002 -> Investigación y
desarrollo. Evaluación del emplazamiento.
• 2001-> Despliegue del cable EO de 40 km.
• 2002 -> Despliegue de la “caja de union”.
• Abril 2005 -> Línea de instrumentación + test de los OMs (MILOM), 2 años operativa.
• Marzo 2006 -> Primera línea completa (Line 1).
• Setiembre 2006 -> Línea 2.• Enero 2007 -> 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 Detector completo a principios de 2008!! principios de 2008!!
Actualmente 5 líneas toman Actualmente 5 líneas toman datos de manera establedatos de manera estable
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Prestaciones del detector
Mkn 501
RX J1713.7-39
GX339-4SS433
CRAB
VELA
Centro Galáctico
región no región no visiblevisible
Áre
a ef
ectiv
a pa
ra
[m2 ]
• crece con la energia
• Opacidad de la Tierra a Eμ >100 TeV
cinemática
reconstrucción
rec, verd
rec, verd
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).
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• PosicionamientoPosicionamiento 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.
Sistema de calibración (posición)
Cénit
z
Dirección
y
OM 0
norte → x
Transpondedor Transpondedor autónomoautónomo
Hidrófonos de Hidrófonos de la línea 1la línea 1
14
20
25
8
1
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Sistema de calibración (posición)
Desplazamiento radial en el plano horizontal de los 5 hidrófonos de la línea 1 en función del tiempo.
175 m
96 m
El sistema reproduce una distancia fija
con una precisión de ~ 10cm
hidrófonos
Reconstrucción de la línea mediante los sistemas de posicionamiento.
Altas corrientesBajas corrientes
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Sistema de calibración (tiempo)
• La calibración temporalcalibración 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
60 m
300
m
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Sistema de calibración (tiempo)
σ = 0.7 ns
σ = 0.6 ns
σ = 0.4 ns
Permite la resolución angular esperada
Baliza Láser -Piso1 Línea 1
Laboratorio - Mar
Sin posicionamiento
Con posicionamiento
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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.
Componente continua
Picos
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Fondo ambiental
2006
2007
Periodo de alta tasa después de la conexión de la línea 1
Actualmente, la tasa de la componente continua es ~ 60 kHz
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Reconstrucción de eventosLas 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.
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Eventos reconstruidosMuón
descendente
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Eventos reconstruidosHaz de muones atmosféricos
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Eventos reconstruidos
=35o
Candidato a neutrino
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Distribución en el ángulo cenital
cos
nu
mb
er o
f ev
ents Muones cósmicos
(reconstruidos hacia abajo)
Candidatos a neutrinos (reconstruidos hacia arriba)
Aplicados ciertos criterios de selecciónPre
liminar
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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 …
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