An algorithm for the reconstruction of high-energy neutrino-induced particle showers and its application to the ANTARES neutrino telescope

Autor: Antares, Collaboration, Albert, A., André, M., Anghinolfi, M., Anton, G., Ardid, M., Aubert, J. -J, Avgitas, T., Baret, B., Barrios-Martí, J., Basa, S., Bertin, V., Biagi, S., Bormuth, R., Bourret, S., Bouwhuis, M. C., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Celli, S., Chiarusi, T., Circella, M., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Costantini, H., Coyle, P., Creusot, A., Deschamps, A., Bonis, G., Distefano, C., Di Palma, I., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., El Bojaddaini, I., Elsässer, D., Enzenhöfer, A., Felis, I., Folger, F., Fusco, L. A., Galatà, S., Gay, P., Giordano, V., Glotin, H., Grégoire, T., Ruiz, R. Gracia, Graf, K., Hallmann, S., Haren, H., Heijboer, A. J., Hello, Y., Hernández-Rey, J. J., Hößl, J., Hofestädt, J., Hugon, C., Illuminati, G., James, C. W., Jong, M., Jongen, M., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Kießling, D., Kouchner, A., Kreter, M., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lachaud, C., Lahmann, R., Lefèvre, D., Leonora, E., Lotze, M., Loucatos, S., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martínez-Mora, J. A., Mele, R., Melis, K., Michael, T., Migliozzi, P., Moussa, A., Nezri, E., Mukharbek Organokov, Păvălaş, G. E., Pellegrino, C., Perrina, C., Piattelli, P., Popa, V., Pradier, T., Quinn, L., Racca, C., Riccobene, G., Sánchez-Losa, A., Saldaña, M., Salvadori, I., Samtleben, D. F. E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Schüssler, F., Sieger, C., Spurio, M., Stolarczyk, Th, Taiuti, M., Tayalati, Y., Trovato, A., Turpin, D., Tönnis, C., Vallage, B., Elewyck, V., Versari, F., Vivolo, D., Vizzoca, A., Wilms, J., Zornoza, J. D., Zúñiga, J.
Přispěvatelé: Groupe de Recherche en Physique des Hautes Energies (GRPHE), Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-IUT de Colmar, Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA)), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille (LAM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de la Côte d'Azur (OCA), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11), Laboratoire de Physique de Clermont (LPC), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA), Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes (LSIS), Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Toulon (UTLN), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPhP), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANTARES, Centre de Physique des Particules de Marseille ( CPPM ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Aix Marseille Université ( AMU ), AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire d'Astrophysique de Marseille ( LAM ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Centre National d'Etudes Spatiales ( CNES ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Observatoire de la Côte d'Azur ( OCA ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Laboratoire de Physique de Clermont ( LPC ), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Clermont Auvergne ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire des Sciences de l'Information et des Systèmes ( LSIS ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université de Toulon ( UTLN ), Institut méditerranéen d'océanologie ( MIO ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Toulon ( UTLN ) -Aix Marseille Université ( AMU ) -Institut de Recherche pour le Développement ( IRD ), Département de Physique des Particules (ex SPP) ( DPP ), Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers ( IRFU ), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay, Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien ( IPHC ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Strasbourg ( UNISTRA ), Albert, A., André, M., Anghinolfi, M., Anton, G., Ardid, M., Aubert, J.-J., Avgitas, T., Baret, B., Barrios-Martí, J., Basa, S., Bertin, V., Biagi, S., Bormuth, R., Bourret, S., Bouwhuis, M. C., Bruijn, R., Brunner, J., Busto, J., Capone, A., Caramete, L., Carr, J., Celli, S., Chiarusi, T., Circella, M., Coelho, J. A. B., Coleiro, A., Coniglione, R., Costantini, H., Coyle, P., Creusot, A., Deschamps, A., De Bonis, G., Distefano, C., Di Palma, I., Domi, A., Donzaud, C., Dornic, D., Drouhin, D., Eberl, T., El Bojaddaini, I., Elsässer, D., Enzenhöfer, A., Felis, I., Folger, F., Fusco, L. A., Galatà, S., Gay, P., Giordano, V., Glotin, H., Grégoire, T., Gracia Ruiz, R., Graf, K., Hallmann, S., van Haren, H., Heijboer, A. J., Hello, Y., Hernández-Rey, J. J., Hößl, J., Hofestädt, J., Hugon, C., Illuminati, G., James, C. W., de Jong, M., Jongen, M., Kadler, M., Kalekin, O., Katz, U., Kießling, D., Kouchner, A., Kreter, M., Kreykenbohm, I., Kulikovskiy, V., Lachaud, C., Lahmann, R., Lefèvre, D., Leonora, E., Lotze, M., Loucatos, S., Marcelin, M., Margiotta, A., Marinelli, A., Martínez-Mora, J. A., Mele, R., Melis, K., Michael, T., Migliozzi, P., Moussa, A., Nezri, E., Organokov, M., Păvălaş, G. E., Pellegrino, C., Perrina, C., Piattelli, P., Popa, V., Pradier, T., Quinn, L., Racca, C., Riccobene, G., Sánchez-Losa, A., Saldaña, M., Salvadori, I., Samtleben, D. F. E., Sanguineti, M., Sapienza, P., Schüssler, F., Sieger, C., Spurio, M., Stolarczyk, Th., Taiuti, M., Tayalati, Y., Trovato, A., Turpin, D., Tönnis, C., Vallage, B., Van Elewyck, V., Versari, F., Vivolo, D., Vizzoca, A., Wilms, J., Zornoza, J. D., Zúñiga, J., Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut Universitaire de Technologie de Colmar, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Aix Marseille Université (AMU), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Aix Marseille Université (AMU)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Clermont Auvergne (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département de Physique des Particules (ex SPP) (DPP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA), Centre Tecnològic de Vilanova i la Geltrú, Universitat Politècnica de Catalunya. LAB - Laboratori d'Aplicacions Bioacústiques, KM3NeT (IHEF, IoP, FNWI), Andre, M., Aubert, J. -J., Barrios-Marti, J., Elsasser, D., Enzenhofer, A., Galata, S., Gregoire, T., Hernandez-Rey, J. J., Hossl, J., Hofestadt, J., Kiessling, D., Lefevre, D., Martinez-Mora, J. A., Pavalas, G. E., Sanchez-Losa, A., Saldana, M., Schussler, F., Stolarczyk, T., Tonnis, C., Zuniga, J., Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Arts et Métiers Paristech ENSAM Aix-en-Provence-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Observatoire de Paris, PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Albert, A, Andre, M, Anghinolfi, M, Anton, G, Ardid, M, Aubert, Jj, Avgitas, T, Baret, B, Barrios-Marti, J, Basa, S, Bertin, V, Biagi, S, Bormuth, R, Bourret, S, Bouwhuis, Mc, Bruijn, R, Brunner, J, Busto, J, Capone, A, Caramete, L, Carr, J, Celli, S, Chiarusi, T, Circella, M, Coelho, Jab, Coleiro, A, Coniglione, R, Costantini, H, Coyle, P, Creusot, A, Deschamps, A, De Bonis, G, Distefano, C, Di Palma, I, Domi, A, Donzaud, C, Dornic, D, Drouhin, D, Eberl, T, El Bojaddaini, I, Elsasser, D, Enzenhofer, A, Felis, I, Folger, F, Fusco, La, Galata, S, Gay, P, Giordano, V, Glotin, H, Gregoire, T, Ruiz, Rg, Graf, K, Hallmann, S, van Haren, H, Heijboer, Aj, Hello, Y, Hernandez-Rey, Jj, Hossl, J, Hofestadt, J, Hugon, C, Illuminati, G, James, Cw, de Jong, M, Jongen, M, Kadler, M, Kalekin, O, Katz, U, Kiessling, D, Kouchner, A, Kreter, M, Kreykenbohm, I, Kulikovskiy, V, Lachaud, C, Lahmann, R, Lefevre, D, Leonora, E, Lotze, M, Loucatos, S, Marcelin, M, Margiotta, A, Marinelli, A, Martinez-Mora, Ja, Mele, R, Melis, K, Michael, T, Migliozzi, P, Moussa, A, Nezri, E, Organokov, M, Pavalas, Ge, Pellegrino, C, Perrina, C, Piattelli, P, Popa, V, Pradier, T, Quinn, L, Racca, C, Riccobene, G, Sanchez-Losa, A, Saldana, M, Salvadori, I, Samtleben, Dfe, Sanguineti, M, Sapienza, P, Schussler, F, Sieger, C, Spurio, M, Stolarczyk, T, Taiuti, M, Tayalati, Y, Trovato, A, Turpin, D, Tonnis, C, Vallage, B, Van Elewyck, V, Versari, F, Vivolo, D, Vizzoca, A, Wilms, J, Zornoza, Jd, Zuniga, J, Institut Universitaire de Technologie de Colmar-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA)), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Toulon (UTLN), Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2017
Předmět:
System
Astrofísica
showers: energy
Physics and Astronomy (miscellaneous)
Physics::Instrumentation and Detectors
[ PHYS.ASTR ] Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Atmospheric muons
Hemisphere
Flux
astro-ph.HE
Algorismes
7. Clean energy
01 natural sciences
neutrino: flux
IceCube
Scattering
atmosphere: background
010303 astronomy & astrophysics
Equipartition theorem
High Energy Astrophysical Phenomena (astro-ph.HE)
Physics
Range (particle radiation)
Detector
Search
Astrophysics::Instrumentation and Methods for Astrophysics
Detectors
neutrino: UHE
neutrino: detector
neutrino: flavor
Neutrino
Astrophysics - High Energy Astrophysical Phenomena
Algorithm
Algorithms
Icecube data
Regular Article - Experimental Physics
Astrophysics::High Energy Astrophysical Phenomena
neutrino telescope
reconstruction strategy
FOS: Physical sciences
lcsh:Astrophysics
Point-sources
lcsh:QB460-466
0103 physical sciences
lcsh:Nuclear and particle physics. Atomic energy. Radioactivity
Angular resolution
Neutrins
Neutrinos
Engineering (miscellaneous)
Cosmic neutrinos
ANTARES
010308 nuclear & particles physics
High Energy Physics::Phenomenology
Diffuse flux
Neutrino astrophysics
angular resolution
FISICA APLICADA
Física::Astronomia i astrofísica [Àrees temàtiques de la UPC]
lcsh:QC770-798
Particle
High Energy Physics::Experiment
[PHYS.ASTR]Physics [physics]/Astrophysics [astro-ph]
Energy (signal processing)
Zdroj: Eur.Phys.J.C
Eur.Phys.J.C, 2017, 77 (6), pp.419. ⟨10.1140/epjc/s10052-017-4979-2⟩
The European Physical Journal. C, Particles and Fields
European Physical Journal C
UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Eur.Phys.J.C, 2017, 77 (6), pp.419. 〈10.1140/epjc/s10052-017-4979-2〉
RiuNet. Repositorio Institucional de la Universitat Politécnica de Valéncia
instname
NASA Astrophysics Data System
European Physical Journal C, 77(6):419. Springer New York
European Physical Journal C: Particles and Fields, Vol 77, Iss 6, Pp 1-11 (2017)
European Physical Journal C, 77, 419
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya
ResearcherID
ISSN: 1434-6044
DOI: 10.1140/epjc/s10052-017-4979-2⟩
Popis: A novel algorithm to reconstruct neutrino-induced particle showers within the ANTARES neutrino telescope is presented. The method achieves a median angular resolution of 6º, for shower energies below 100 TeV. Applying this algorithm to 6 years of data taken with the ANTARES detector, 8 events with reconstructed shower energies above 10 TeV are observed. This is consistent with the expectation of about 5 events from atmospheric backgrounds, but also compatible with diffuse astrophysical flux measurements by the IceCube collaboration, from which 2 4 additional events are expected. A 90% C.L. upper limit on the diffuse astrophysical neutrino flux with a value per neutrino flavour of E2·Oi 90% =4.9 cm-2· sr-1 is set, applicable to the energy range from 23 TeV to 7.8 PeV, assuming an unbroken E-2 spectrum and neutrino flavour equipartition at Earth.
The authors acknowledge the financial support of the funding agencies: Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat a l' energie atomique et aux energies alternatives (CEA), Commission Europeenne (FEDER fund and Marie Curie Program), Institut Universitaire de France (IUF), IdEx program and UnivEarthS Labex program at Sorbonne Paris Cite (ANR-10-LABX-0023 and ANR-11-IDEX-0005-02), Labex OCEVU (ANR-11-LABX-0060) and the A*MIDEX project (ANR-11-IDEX-0001-02), Region Ile-de-France (DIM-ACAV), Region Alsace (contrat CPER), Rgion Provence-Alpes-Cote d'Azur, Departement du Var and Ville de La Seyne-sur-Mer, France; Bundesministerium fur Bildung und Forschung (BMBF), Germany; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Italy; Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM), Nederlandse organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO), the Netherlands; Council of the President of the Russian Federation for young scientists and leading scientific schools supporting grants, Russia; National Authority for Scientific Research (ANCS), Romania; Ministerio de Economia y Competitividad (MINECO): Plan Estatal de Investigacion (refs. FPA2015-65150-C3-1-P, -2-P and -3-P, (MINECO/FEDER)), Severo Ochoa Centre of Excellence and MultiDark Consolider (MINECO), and Prometeo and Grisolia programs (Generalitat Valenciana), Spain; Ministry of Higher Education, Scientific Research and Professional Training, Morocco. We also acknowledge the technical support of Ifremer, AIM and Foselev Marine for the sea operation and the CC-IN2P3 for the computing facilities.
Databáze: OpenAIRE
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