Attività EUSO-Torino Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusa associata a sciami estesi atmosferici di altissima energia da superfici diverse (ULTRA).

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1 Attività EUSO-Torino Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusa associata a sciami estesi atmosferici di altissima energia da superfici diverse (ULTRA). Misure di luce Čerenkov riflessa/diffusa associata a sciami estesi atmosferici di altissima energia da superfici diverse (ULTRA). Caratterizzazione della microcella mediante misura di uniformità di guadagno dei pixel e prove di resistenza meccanica e termica. Caratterizzazione della microcella mediante misura di uniformità di guadagno dei pixel e prove di resistenza meccanica e termica. Simulazione dell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, per le varie componenti (principalmente elettromagnetica e Čerenkov), in due intervalli di energia: Simulazione dell’interazione dei raggi cosmici con l’atmosfera terrestre, per le varie componenti (principalmente elettromagnetica e Čerenkov), in due intervalli di energia: A energie intorno al “ginocchio”, per ottimizzare le misure con ULTRA A energie intorno al “ginocchio”, per ottimizzare le misure con ULTRA A energie al di sopra della “caviglia”, per studiare e ottimizzare le prestazioni di EUSO, nell’ambito dello sviluppo del codice ESAF (EUSO Simulation and Analysis Framework). A energie al di sopra della “caviglia”, per studiare e ottimizzare le prestazioni di EUSO, nell’ambito dello sviluppo del codice ESAF (EUSO Simulation and Analysis Framework).

2 ULTRA a Grenoble (LPSC) Maggio – Giugno 2004

3 Čerenov detector (“Belenos”) DownUp Tyvek

4 L=54m ST3 ST4 ST1 ST5 ST2 B-UPB-DW Experimental Setup 937 eventi in 38.3 h Belenos F.o.V.: 30° Selezione dati: - Stazione centrale + Belenos up - Stazione centrale + Belenos up/down

5 Direzione di arrivo e spettro di size 5.25±0.02 5.65±0.04 6.26±0.20 23.1±0.4 11.6±0.7 16.7±3.2

6 Correlazione tra i Belenos (Up & Down) DownUp

7 Čerenkov L.D.F. 10 eventi con d core < 20 m 10 eventi con d core < 20 m Calibrazione assoluta in fotoni ottenuta dalla misura del singolo p.e. Calibrazione assoluta in fotoni ottenuta dalla misura del singolo p.e. Curva verde: M.C. Corsika per un protone a 10 15 eV (300-400 nm) Curva verde: M.C. Corsika per un protone a 10 15 eV (300-400 nm) Background: Background: ~3000 fotoni/m -2 ns -1 sr -1 ~3000 fotoni/m -2 ns -1 sr -1

8 Conclusioni e Sviluppi Futuri Componente elettromagnetica (ETscope): ok (già nel 2003). Componente elettromagnetica (ETscope): ok (già nel 2003). Misura della luce Čerenkov diretta: ok. Misura della luce Čerenkov diretta: ok. 2 eventi di luce Čerenkov diffusa (maggio) compatibili con la riflettività nominale del ~80% per il Tyvek tra 300 e 400 nm. 2 eventi di luce Čerenkov diffusa (maggio) compatibili con la riflettività nominale del ~80% per il Tyvek tra 300 e 400 nm. Inverno: campagne di misura all’LPSC per accumulare statistica e caratterizzare UVscope (già in loco). Inverno: campagne di misura all’LPSC per accumulare statistica e caratterizzare UVscope (già in loco). Primavera: misure sul mare in Sicilia (salina o baia)  G. D’Alì Primavera: misure sul mare in Sicilia (salina o baia)  G. D’Alìriassegnazione Conclusione delle misure entro la fine dell’anno prossimo (milestone 2005) Conclusione delle misure entro la fine dell’anno prossimo (milestone 2005)

9 R7600-M64 EUSO Microcell

10 Experimental setup (1) ✴ ADC Caen V265 8ch ✴ High Voltage Caen N470 ✴ Pulse Generator HP 8116A ✴ Discriminator Caen N415 ✴ ACQ system: LabView

11 Experimental setup (2) Step motors Preamplifier Amplifier Microcell Signal cables (to ADC)

12 Experimental setup (3) ✴ 16 channels preamplifier  4 layers board ✴ 16 channels amplifier (10x)  2 layers board Charge amplification (pre + ampli): A Q = 690 Working on a new board (32 channels) including both preamplifier and amplifier

13 Experimental setup (4) ✴ Pulse Generator HP 8116A  gate and LED light ✴ GATE: 150 ns ✴ LED Pulse: 1.67 V (single pe)  t = 15.1 ns Frequency = 300 Hz ✴ Pin Hole: 0.8 mm diameter (2x2 mm pixel size) Pin hole

14 Single Photoelectron Spectra HV = 850V

15

16 Two pixels gain 700 V < HV < 1000 V

17 Single p.e. distribution & spectrum ✴ Uniformity: ~3

18 Programma ✴ Spettri di singolo p.e. e curve di guadagno di tutti i pixel (fine settembre). ✴ Test termici e meccanici (fine ottobre). ✴ Ricaratterizzazione della microcella (fine dicembre). ✴ 2005: R8900-M25 (area sensibile: 85% della superficie contro il 45% dell’R7600-M64)

19 CARATTERIZZAZIONE DI ETscope Simulazioni MC di EAS : s/w usato: CORSIKA modello di interazione adronica: QGSJET livelli osservativi: 0,1400, 2000m slm angolo zenitale: 0, 20 gradi energia: tra 5*10 13 e 10 16 eV # eventi generati (per config.): 2000 Obiettivi: calcolo area efficace totale di ETscope calcolo area efficace per eventi interni calcolo energia di soglia dell’apparato calcolo della risoluzione nella ricostruzione del size e delle coordinate del core. ETscope settings: configurazione geometrica a 4/5 moduli distanza variabile tra i rivelatori eventi che cadono all’interno dell’array

20 Effective area Effective area for int.events 0m asl, θ=0° Int.area*spectrum

21 2000m asl, θ=20° Effective area Effective area for int.events Int.area*spectrum

22 ΔN e /N e 0m asl Θ=0° Θ=20° Δx core, Δy core 0m asl Θ=0° Θ=20°

23 INTERFACCIA CORSIKA -ESAF

24 Interfaccia CORSIKA – ESAF CORSIKA: programma Monte Carlo dettagliato di simulazione sciami sviluppato per l’esperimento KASCADE ESAF: programma di simulazione in via di sviluppo per EUSO, fornirà una struttura completa per l’intero processo di simulazione e analisi dati

25 Interfaccia CORSIKA – ESAF Versione attuale Rilegge simulazioni effettuate con versione standard di CORSIKA esternamente ad ESAF e riempie un oggetto ShowerTrack Richiede in input tre file di output per ogni simulazione: –“Particle file” –file.dbase –file.long

26 Interfaccia CORSIKA – ESAF File di output di CORSIKA particle file: –informazioni generali sulla simulazione –informazioni sui livelli di osservazione –dati relativi alle singole particelle dello sciame (coordinate e tempo di passaggio ad ogni livello di osservazione) file.dbase: –flag opzione thinning (dal suo valore dipende struttura particle file) –n sciami simulati file.long: –numero di particelle (elettroni, muoni, adroni, particelle cariche) ad ogni step –energia persa per ionizzazione ad ogni step (informazione presente solo in questo file)

27 Interfaccia CORSIKA – ESAF Prospettive future Nuova versione di CORSIKA che fornisca nel file.long tutte le informazioni necessarie per campionamento dello sciame lungo lo shower path: –validità interfaccia anche per sciami inclinati (importantissimi per Euso) –n di step sarà quello dello sviluppo longitudinale senza vincoli ai livelli di osservazione

28 Conclusioni e sviluppi La simulazione di ETscope è pronta e sarà usata per ottimizzare le dimensioni del rivelatore in funzione della soglia di rivelazione del rivelatore Čerenkov (max. event rate). L’interfaccia con Corsika sarà completata e collaudata entro la fine 2004/inizio 2005. In ambito ESAF ci occuperemo di sviluppare la ricostruzione delle tracce sul piano focale di EUSO (distribuzione longitudinale, Ne, X max con e senza segnatura Čerenkov).