ANALYSIS OF THE OPTICAL BACKGROUND SOURCES IN THE ANTARES EXPERIMENT AND PRELIMINARY STUDIES RELATED TO A LARGER SCALE DETECTOR

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Il lavoro di tesi presentato si svolge nell'ambito dell'esperimento ANTARES, che prevede la costruzione nel Mediterraneo di un telescopio per la rivelazione di neutrini da sorgenti astrofisiche e mantiene una collaborazione con altri settori della scienza che studiano le profondità del mare. Il telescopio sfrutterà l'acqua del mare come mezzo Cherenkov per rivelare le particelle cariche prodotte dall'interazione dei neutrini con il mare stesso (o il fondale), e rivelerà la luce emessa tramite un array di fotomoltiplicatori distribuiti su dodici stringhe immerse a 2.4 km di profondità. L'energia di soglia per la ricostruzione di un evento è stimata intorno a 50 GeV e si calcola che la massima superficie efficace del telescopio sia dell'ordine di 0.1 km^2. Sorgenti di fondo per l'esperimento sono i neutrini e i muoni atmosferici, ma è presente anche un " fondo ottico" costituito dalla bioluminescenza e dalla luce Cherenkov risultante dai prodotti di decadimenti radioattivi dell'isotopo 40K presente nell'acqua. In questo lavoro di tesi è affrontato il problema del fondo ottico dell'esperimento, in particolar modo è stata effettuata un'analisi delle caratteristiche del fondo da bioluminescenza a partire dai dati disponibili grazie all'ultima stringa di test dell'esperimento, la Prototype Sector Line. Una migliore comprensione del fondo pu&ograve aiutare ad ottimizzare gli algoritmi di trigger per ridurre il tempo morto del detector o aumentare l'efficacia della selezione. L'analisi presentata individua i parametri utili per simulare in maniera appropriata il fondo e valuta l'accuratezza delle simulazioni ora disponibili. La stessa analisi presenta inoltre interessanti risvolti nell'ambito della biologia, in quanto permette di estrarre informazioni sulla fauna bioluminescente del Mediterraneo, fino ad ora poco studiata. In vista dell'estensione dell'esperimento ad una fase ancora più promettente, con un telescopio dal volume sensibile dell'ordine del km^3, è stato inoltre tentato uno studio preliminare sulle potenzialità di un nuovo tipo di rivelatore di luce, l'Hybrid PhotoDiode (HPD), in sostituzione dei classici fotomoltiplicatori. Mediante un programma di simulazione dell'ottica elettronica è stato riprodotto un possibile modello di HPD in grado di soddisfare i requisiti dell'esperimento. I risultati di tale simulazione sono stati poi introdotti nel Monte Carlo dell'esperimento, per quantificarne (bench