KM3NeT e ANTARES

KM3NeT è un telescopio sottomarino per la rivelazione di sorgenti astrofisiche di neutrini, ANTARES è il suo predecessore.

Le principali attività che ho svolto all’interno della collaborazione KM3NeT-ANTARES comprendono

• Studio di un nuovo promettente modello di emissione dei gamma ray burst e ricerca di neutrini in corrispondenza di gamma ray burst particolarmente luminosi con ANTARES

I gamma ray burst (GRB) sono intensi lampi di raggi gamma che possono durare da pochi millisecondi a diverse decine di minuti. Il modello di emissione fotosferico dei GRB, pur essendo piuttosto recente, ha ottenuto un notevole interesse all’interno della comunità internazionale. Per questo motivo ho scelto studiare il modello fotosferico, il quale prevede un’elevata emissione di neutrini in un intervallo energetico più basso rispetto ai meccanismi classici di emissione.  Per la prima volta in assoluto all’interno della collaborazione ANTARES ho utilizzato uno speciale campione di dati “grezzi” registrati dal rivelatore, i quali possono avere un maggior contenuto informativo, ma sono molto più delicati da maneggiare. L’analisi sviluppata per questo studio ha portato un notevole aumento dell’efficienza del rivelatore nell’intervallo energetico d’interesse, anche grazie ad un algoritmo di ricostruzione dei segnali che ho sviluppato appositamente per questa misura. La ricerca ha permesso di porre un limite superiore al numero di neutrini emessi dai GRB, sia assumendo il modello fotosferico che i modelli classici di emissione.

• Studio dell’ombra della Luna e del Sole con ANTARES e KM3NeT

L’accuratezza di puntamento e la risoluzione angolare sono caratteristiche fondamentali di un telescopio per neutrini, quindi un accurato metodo per stimarle è fondamentale. Una possibilità è la misura dell’ombra della Luna o del Sole, ossia il deficit di muoni atmosferici che si misura in direzione del corpo celeste, il quale è dovuto all’assorbimento dei raggi cosmici. Ho utilizzato i dati raccolti dal rivelatore ANTARES per mostrarne il corretto puntamento e misurarne direttamente la sua risoluzione angolare. L’ombra della Luna è stata individuata con una significatività di 3.5 σ, mentre l’ombra del Sole è stata individuata con una significatività di 3.7 σ.Inoltre, ho sviluppato una simulazione del futuro rivelatore KM3NeT per stimare la significatività del deficit di muoni atteso.

• Stima della sensitività del rivelatore KM3NeT-ARCA per sorgenti puntiformi di neutrini di alta energia, ricerca di flussi di neutrini da sorgenti puntiformi con il rivelatore ANTARES

Lo studio delle potenziali sorgenti puntiformi di neutrini è uno dei principali obiettivi di KM3NeT. A partire dagli spettri energetici del flusso di fotoni misurati da rivelatori di raggi γ, si studia la sensibilità di KM3NeT a queste potenziali sorgenti. La significatività della misura viene massimizzata considerando lo spettro energetico dei neutrini attesi e l’estensione angolare della sorgente, per poi ricavare il tempo di misura necessario per confermare la presenza di un flusso di neutrini da diverse promettenti. Molteplici ricerche di neutrini da sorgenti puntiformi sono state condotte dalle collaborazione KM3NeT e ANTARES

• Calibrazione acustica del rivelatore KM3NeT con applicazioni multidisciplinari

Un sistema di emettitori-ricevitori acustici viene utilizzato per ricostruire la posizione di tutti i componenti del rivelatore KM3NeT. Questa calibrazione del rivelatore è di fondamentale importanza in quanto una precisione dell’ordine di 10 cm sulla determinazione della posizione dei componenti è necessaria per una corretta ricostruzione delle tracce luminose indotte dall’interazione dei neutrini. Questa rete di microfoni sottomarini è stata utilizzata con successo anche per monitorare la presenza di cetacei nelle prossimità del rivelatore.

WHALESAFE

LIFE+ Natura 2000 WHALESAFE era un progetto che si occupava del monitoraggio dei cetacei in una zona ad elevato traffico marittimo. La posizione dei cetacei viene ricostruita grazie ad un sistema di idrofoni che permettono la rivelazione delle vocalizzazioni dei cetacei.

• Project manager del progetto WHALESAFE
• membro del Technical Coordination Committee
• Sviluppo di due algoritmi di ricostruzione della posizione dei cetacei

Il primo algoritmo sfrutta la triangolazione di due sistemi di idrofoni per ricostruire la posizione, mentre il secondo utilizza un unico sistema, ma sfrutta la riflessione delle onde sonore sulla superficie del mare.