The Antares underwater neutrino telescope Marco Anghinolfi INFN-Genova Rappresentante nazionale dell’esperimento.

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1 The Antares underwater neutrino telescope Marco Anghinolfi INFN-Genova Rappresentante nazionale dell’esperimento

2 Il rivelatore

3 p  ~10 3 atm.  p,  10 7 atm.  per year     cosm. Il segnale e il background

4 Novembre 2010 :la linea 6 e la 9, dopo essere state riparate in laboratorio sono state ricollegate con successo. Manutenzione sotto controllo ed efficace merito anche del Technical Coordinator dell’esperimento (M.Circella-Bari). Installata anche una JB secondaria dell ‘IFREMER. Siglato accordo ANTARES –IFREMER per operazioni comuni di manutenzione. Stato del rivelatore

5 Eventi up-going al giorno 2009-2010: in media rivelati circa 5 eventi upgoing al giorno. Il numero sale a 8 dopo l’intervento di manutenzione di Novembre (12 linee operative). Episodi di alta bioluminescenza (primavera 2010 e anche 2011) riducono la detection efficiency in determinati periodi di almeno un fattore 2-3.

6 Dati: 5-linee (May-Dec. 2007)+ 9-12 line (2008) Ricostruzione: BBfit v3r2, single- and multi-line fit elevation angle  down-going up-going MonteCarlo e dati in buon accordo. errore sistematico dominato da incertezze sul flusso, sull’ accettanza angolare, sulle caratteristiche del mezzo,… 1062  cand. Paragone con il Monte Carlo

7 7 Ricerca di sorgenti puntiformi Data set: dati del 2007-2010 presi in confugurazioni diverse del rivelatore ( 5, 9, 10 e 12 linee) Incertezza sull’angolo di ricostruzione: mediana: 0.5  0.1 O (con 12-line : 0.4  0.1 O )

8 sky map in coordinate galattiche 2190 neutrini selezionati. (analisi fino al 2010) Il cluster più significativo (cerchio rosso) è a 2.2 sigma Gli asterischi rossi denotano la posizione di sorgenti dalla ‘candidate list’.

9 P-value=0.026  2.6% probabilità di trovare cluster simili in esperimenti di solo background Risultato compatibile con backgound. Ricerca di segnalle da lista pre-definita di sorgenti 90% CL nel flusso calcolato con Feldman_Cousins SORGENTI PUNTIFORMI

10 Analisi basata su 813 giorni effettivi di presa dati. Nessun segnale significativo osservato. Calcolata la sensibilità per uno spettro E -2 Calcolati i limiti per alcune sorgenti candidate come ‘neutrino sources’. Migliori limiti per l’emisfero meridionale. Limiti sul flusso di

11 Rencontres de Moriond 2011 M. Vecchi Ricerca del flusso diffuso (Bologna) Idea: I neutrini atmosferici hanno uno spettro energetico che cala rapidamente : N ~E -3.5 Parecchi modelli su sorgenti cosmiche prevedono spettri molto più duri tipicamente N ~E -2 → Misurare la componente di alta energia del flusso diffuso Analisi: Live time: 334 giorni (2007-2009) Selezione : 134 candidates di alta energia senza contaminazione di  atmosferici Stima dell’energia R: legato al numero medio di hits misurati in ciascun Modulo Ottico interessato dalla traccia: R=∑R i /N OM

12 Risultati sul flusso diffuso di cosmici J. Aguilar et al., Phys. Letter B 696, 16-22, 2011

13 Analisi fisiche in via di sviluppo Flusso di dalle 'Fermi bubbles’ (Genova-LNS)

14 Fermi Bubbles (Genova-LNS) Due scenari: Su et al.: Le ‘bubbles’ sono costituite da elettroni altamente relativistici che emettono Radiazione di Sincrotrone (GHz-WMAP) e simultaneamemente  di alta energia tramite l’effetto Compton inverso. M.Crocker & F.Aharonian: Le ‘bubbles’ sono prodotte da processi adronici : CR protons associati alla formazione stellare nel centro galattico e iniettati nelle bolle dal vento solare. In questo caso si ha produzione di neutrini di alta energia.

15 Fermi bubbles Se lo scenario adronico è confermato le FB sono candidate come sorgenti di neutrini di alta energia La visibilità delle FB è massima per l’emisfero settentrionale, praticamente nulla per Ice-Cube. Sorgente molto estesa: stessa analisi del flusso diffuso. Necessario cut sull’energia. Analisi appena iniziata: attesi i risultati per la fine dell’anno.

16 Neutralino search:  → +… Ricerche indirette su Dark matter (Roma) Ricerca di neutrini da annichilazione di DM dal Sole e dal Galactic Centre.  Analisi dati in corso Studio della sensibilità di ANTARES per la misura indiretta di annichilazione di DM nel Sole per vari modelli: Scan dei modelli mSUGRA,SUSY Scenari alternativi a SUSY : -AMSB, - Kaluza-Klein Sviluppo di programma di ricostruzione specifico per I muoni di bassa energia

17 Sensitività di ANTARES alla annichilazione di DM nel sole nei modelli SUSY. Basata su 2 anni di raccolta dati con ricostruzione standard. Calcolo del background entro un cono di 3° centrato sul Sole 17 Dark Matter (Roma)

18 Oscillazioni di neutrini - Bologna Solo eventi “single line” per rendere l’effetto piu’ evidente. Usata solo una piccola parte di dati: richiesta di unblinding in corso. Neutrino sterile? GeV  TeV

19 Ricerca di dai GRB ANTARES riceve il trigger dal gamma-ray satellite alert (GCN) Registrazione di tutti i dati del rivelatore nei 2’ di intervallo intorno alla ricezione del trigger Segnale molto pulito dovuto alla coincidenza spaziale e temporale dell’evento

20 90% CL Upper limits on nu fluxes from 37 GRBs Neutrini da GRB La ricerca di neutrini in correlazione con i GRB è stata effettuata per le allerte avvenute nel 2007: si richiede che le tracce puntino entro 2° dalla direzione del GRB e che avvengano durante l’arrivo dei prompt photons. 37 GRB inclusi nell’analisi. Nessun candidato neutrino è stato osservato in corrispondenza dei GRB. Calcolati gli upper limits al 90% di confidenza del flusso medio per diversi modelli di produzione di neutrini. Si sta sviluppando un metodo alternativo per identificare gli showers nel punto di interazione del neutrino. Questa ricerca è sensibile ai e

21 21 Sorgenti variabili : Flares Gamma-ray light curve of the blazar 3C454.3 measured by Fermi above 100 MeV for almost 2 years of data I dati di FERMI mostrano oggetti che emettono  di alta energia ad un rate estremamente variabile. Flares emessi da blazars: ci si aspetta una forte correlazione tra il flusso di  e di Si usa il metodo un-binned per sorgenti puntiformi aggiungendo il tempo nella PDF. FERMI è partito nel Luglio 2008: analisi effettuata negli ultimi 4 mesi del 2008.

22 Sorgenti variabili: Flares Gamma-ray light curve of the blazar 3C279. The red bar is the time of the ANTARES neutrino event Selezione effettuata su sorgenti visibili da Antares per le quali il flusso medio giornaliero supera 2 10 -7 photoni cm -2 s -1 sopra i 300 MeV. Evento più significativo: un neutrino è stato osservato in coincidenza spazio/temporale con la sorgente 3C279. Probabilità ancora compatibile con segnale di fondo. Buone prospettive: ancora molti flares da analizzare usando i dati di FERMI del 2009-2011

23 ANTARES & AUGER Alta sovrapposizione dei campi visivi di ANTARES e AUGER UHECR accompagnati da  e di alta energia dal decadimento dei  Correlazione tra 2190 candidati neutrini di ANTARES e 69 UHECR osservati da Auger Crosses : ANTARES neutrino candidates Triangles: ANTARES neutrino events inside the 4.9 ° bins centered on UHECRs observed by AUGER. Il conteggio più probabile nei 69 bins di 4.9° centrati negli eventi di AUGER è di 343 eventi. Dopo l’unblinding dei 2190 neutrino candidates di Antares si è ottenuto un totale di 315 eventi nei 69 bins. CON L’ ATTUALE STATISTICA NON C’E’ CORRELAZIONE!

24 Multi-Messenger astronomy VANTAGGI: aumento della potenzialità di scoperta usando sonde differenti maggiore significatività tramite misure in coincidenza maggiore efficienza con cuts meno stringenti GCN GRB Coord. Network: γ satellites Alerts Ligo/Virgo Gravitational waves: trigger + dedicated analysis chain TAROT optical follow up: 10 s repositioning MoUs per ricerca comune

25 … e ancora Nuclearites & MONUPOLES unblinding dei dati 2007-2008 Analisi in via di completamento.. Neutrini dal piano galattico Ben visibile da ANTARES: analisi appena iniziata. Composizione dei raggi cosmici Algoritmo per selezionare gli hits del cluster in progress Supernova detection Piuttosto difficile a causa del fondo di bioluminescenza e 40 K. Tuttavia la coincidenza tra due o più moduli ottici dello stesso storey permette una buona sensibilità fino a 5 kpc. Rivelazione di raggi  di alta energia In progress Cosmic rays anisotropies Occorre valutare l’effetto della disuniformità spaziale e temporale del rivelatore. Discreta statistica (~10 8 eventi in 3 anni). Energia del primario ~ 50 TeV

26 …Non solo rivelazione di neutrini The 13th line is used for the calibration of the neutrino telescope but also contains several instruments dedicated to marine and Earth sciences and to acoustic detection This facility allows the continuous monitoring of the most important characteristics of the sea water at the site of the detector The data are essential for a comparison to the models which describe the deep sea waters behaviour in the Mediterranean and to the R&D for future neutrino acoustic detection

27 Responsabilità italiane nell’esperimento Marco Anghinolfi (Genova) membro Conference Committee. Antonio Capone (Roma) membro Publication Committee. Stefano Cecchini (Bologna) coordina le attività relative al Quality Control. Tommaso Chiarusi (Bologna) coordina il gruppo del shower reconstruction. Marco Circella (Bari) coordinatore tecnico dell’esperimento. Rosa Coniglione (LNS) membro Publication Committee. Vincenzo Flaminio (Pisa) ricopre l’incarico di Resource Manager. Giorgio Giacomelli (Bologna) chair del Publication Committee Annarita Margiotta (Bologna) coordina tutte le attività relative alle simulazioni. Teresa Montaruli (Bari)coordina il Working Group di analisi multi-messenger. Maurizio Spurio (Bologna)coordina il Working Group di analisi di neutrini diffusi.

28  Acoustic and optical variations during rapid downward motion episodes in the deep north-western Mediterranean Sea H. van Haren, et al., Deep-Sea Research I 58 (2011) 875  A method for detection of muon induced electromagnetic showers with the ANTARES detector J. A. Aguilar et al., Nucl. Instrum. Meth. A (2011)  The ANTARES telescope neutrino alert system M. Ageron et al., Astropart. Phys. (2011) ANTARES : The first undersea neutrino telescope. M. Ageron et al., Nucl. Instrum. Meth. A (2011)  A fast algorithm for track reconstruction and its application to the ANTARES neutrino telescope. J.A. Aguilar et al., Astropart. Phys. 34 (2011) 652-662  Time calibration of the ANTARES neutrino telescope J.A. Aguilar et al., Astropart. Phys. 34 (2011) 539-549 Search for a diffuse flux of high-energy νμ with the ANTARES neutrino telescope. J.A. Aguilar et al., Phys. Lett. B 696 (2011) 16-22  AMADEUS — The acoustic neutrino detection test system of the ANTARES deep-sea neutrino telescope. J.A. Aguilar et al., Nucl. Instrum. Meth. A 626-627 (2011) 128-143 Zenith distribution and flux of atmospheric muons measured with the 5-line ANTARES detector J.A. Aguilar et al., Astropart. Phys. 34 (2010) 179-184  Performance of the front-end electronics of the ANTARES Neutrino Telescope. J.A. Aguilar et al., Nucl. Instrum. Meth. A 622 (2010) 59-73 Pubblicazioni recenti … ed in preparazione Gravit waves and HE neutrino coincidences Group velocity of light TAToO first observations Fermi Flares Point-Like Sources Seismometer Magnetic Monopoles Detector Alignement

29 NUOVO MOU - In via di approvazione a questo Direttivo

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32 In planning the future operation, the Collaboration should keep two central priorities in mind. The ANTARES project is an important physics experiment and should be fully exploited as such. It is also an important test bed for a future km3 experiment and tests that allow testing for this new project. The FRB was presented the budget demand for 2011 which amounts to 539 KEuros. The FRB accepted this budget and asks the participating agencies to send their contributions according to the table presented in the Appendix. The FRB took note for the Collaboration budget forecast for 2012 amounting to 440 KEuros. The FRB members are in favour of the MoU renewal. They suggest to modify the program for the last two years: from “no maintenance” to “reduced maintenance”. They also suggest to specify that subsequently to decommissioning, the infrastructure may be used by groups active in “Earth & Sea Science”. Raccomandazioni dall’ External Review Committee (Febbraio 2011)...... e dal Financial Review Board

33 Preventivi 2012 (in linea con quelli del 2011)

34 Missioni estere. 2011: ◊ la verifica aggiornata al 1 luglio ha dimostrato che Antares è nei limiti fisiologici ◊ 4 Collaboration meeting. ◊ A inizio settembre 2011 mediamente impegnato il 60% di ME 2012: Si richiedono essenzialmente le stesse cifre del 2011 (più o meno stesso numero di persone):  partecipazione a 4 Collaboration meetings  turni di presa dati a La Seyne  partecipazione SC  soggiorno di studenti di dottorato presso laboratori esteri (APC, CPPM, NIKHEF)

35 ... Ma Bologna restituisce 3 k€ su MI Genova restitisce 3 k € su ME Pisa 1k€ MI + 4k€ ME

36 conclusioni Antares è l’unico telescopio sottomarino funzionante e in presa dati. Ha dimostrato che la manutenzione si può fare in modo efficace. Proposto rinnovo MOU per altri 5 anni. Numerose analisi sui dati raccolti (attualmente 30 PhD students)