Published April 28, 2023 | Version v1
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First observation of the cosmic ray shadow of the Moon and the Sun with KM3NeT/ORCA

Creators

  • 1. INFN Sezione di Catania
  • 2. Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
  • 3. Université de Haute-Alsace
  • 4. Universitat de València
  • 5. Instituto de Física Corpuscular
  • 6. Centre de Physique des Particules de Marseille
  • 7. INFN Sezione di Napoli
  • 8. INFN Sezione di Roma I
  • 9. Universitat Politècnica de Catalunya
  • 10. INFN Sezione di Genova
  • 11. Universidad de Granada
  • 12. Universitat Politècnica de València
  • 13. Université Paris Cité
  • 14. Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
  • 15. Institute of Nuclear and Particle Physics
  • 16. National Centre of Scientific Research "Demokritos"
  • 17. Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
  • 18. École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
  • 19. National Institute for Subatomic Physics
  • 20. INFN Sezione di Bologna
  • 21. Osservatorio astronomico di Bologna
  • 22. University of Bologna
  • 23. Laboratori Nazionali del Sud
  • 24. North-West University
  • 25. Instituto Español de Oceanografía
  • 26. Mohammed V University
  • 27. Mohamed I University
  • 28. University of Salerno
  • 29. Institute of Space Science
  • 30. University of Amsterdam
  • 31. Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
  • 32. University of Campania "Luigi Vanvitelli"
  • 33. Sapienza University of Rome
  • 34. Cadi Ayyad University
  • 35. University of the Witwatersrand
  • 36. University of Catania
  • 37. National Laboratory of Frascati
  • 38. INFN Sezione di Bari
  • 39. Polytechnic University of Bari
  • 40. International Centre for Radio Astronomy Research
  • 41. Curtin University
  • 42. Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
  • 43. IMT Atlantique
  • 44. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • 45. University of Würzburg
  • 46. Western Sydney University

Description

Abstract This article reports the first observation of the Moon and the Sun shadows in the sky distribution of cosmic-ray induced muons measured by the KM3NeT/ORCA detector. The analysed data-taking period spans from February 2020 to November 2021, when the detector had 6 Detection Units deployed at the bottom of the Mediterranean Sea, each composed of 18 Digital Optical Modules. The shadows induced by the Moon and the Sun were detected at their nominal position with a statistical significance of 4.2 $$\sigma $$ σ and 6.2 $$\sigma $$ σ , and an angular resolution of $$\sigma _{res}=0.49^\circ $$ σ res = 0 . 49 ∘ and $$\sigma _{res}=0.66^\circ $$ σ res = 0 . 66 ∘ , respectively, consistent with the prediction of $$0.53^\circ $$ 0 . 53 ∘ from simulations. This early result confirms the effectiveness of the detector calibration, in time, position and orientation and the accuracy of the event direction reconstruction. This also demonstrates the performance and the competitiveness of the detector in terms of pointing accuracy and angular resolution.

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Translated Description (Arabic)

الملخص تشير هذه المقالة إلى الملاحظة الأولى للقمر وظلال الشمس في السماء لتوزيع الميونات المستحثة بالأشعة الكونية المقاسة بواسطة كاشف KM3NeT/ORCA. تمتد فترة جمع البيانات التي تم تحليلها من فبراير 2020 إلى نوفمبر 2021، عندما كان لدى الكاشف 6 وحدات كشف منتشرة في قاع البحر الأبيض المتوسط، تتكون كل منها من 18 وحدة بصرية رقمية. تم الكشف عن الظلال التي يسببها القمر والشمس في موضعها الاسمي مع دلالة إحصائية قدرها 4.2 $$\ sigma $$ σ و 6.2 $$\ sigma $$ σ ، ودقة زاوية قدرها $$\ sigma _{ res }= 0.49 ^\ circ $$ σ res = 0. 49 تؤكد هذه النتيجة المبكرة فعالية معايرة الكاشف، في الوقت والموضع والاتجاه ودقة إعادة بناء اتجاه الحدث. وهذا يدل أيضًا على أداء الكاشف وقدرته التنافسية من حيث دقة الإشارة والدقة الزاوية.

Translated Description (French)

Résumé Cet article rapporte la première observation de la Lune et des ombres solaires dans la distribution du ciel des muons induits par les rayons cosmiques mesurés par le détecteur KM3NeT/ORCA. La période de prise de données analysée s'étend de février 2020 à novembre 2021, lorsque le détecteur disposait de 6 unités de détection déployées au fond de la mer Méditerranée, chacune composée de 18 modules optiques numériques. Les ombres induites par la Lune et le Soleil ont été détectées à leur position nominale avec une signification statistique de 4,2 $$\sigma $$ σ et 6,2 $$\sigma $$ σ , et une résolution angulaire de $$\sigma _{res}=0,49^\circ $$ σ res = 0,49 ∘ et $$\sigma _{res}=0,66^\circ $$ σ res = 0,66 ∘ , respectivement, compatible avec la prédiction de $$ 0,53^\circ $$ 0 . 53 ∘ à partir des simulations. Ce résultat précoce confirme l'efficacité de l'étalonnage du détecteur, dans le temps, la position et l'orientation et la précision de la reconstruction de la direction de l'événement. Cela démontre également les performances et la compétitivité du détecteur en termes de précision de pointage et de résolution angulaire.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este artículo informa sobre la primera observación de la Luna y las sombras del Sol en la distribución del cielo de muones inducidos por rayos cósmicos medidos por el detector KM3NeT/ORCA. El período de toma de datos analizado abarca desde febrero de 2020 hasta noviembre de 2021, cuando el detector tenía 6 Unidades de Detección desplegadas en el fondo del Mar Mediterráneo, cada una compuesta por 18 Módulos Ópticos Digitales. Las sombras inducidas por la Luna y el Sol se detectaron en su posición nominal con una significación estadística de 4,2 $$\sigma $$ σ y 6,2 $ $\sigma $ $ σ , y una resolución angular de $$\sigma _{res}=0,49^\circ $$ σ res = 0,49 ° y $$\sigma _{res}=0,66^\circ $$ σ res = 0,66 ° , respectivamente, consistente con la predicción de $$ 0,53^\circ $ 0,53 ° a partir de simulaciones. Este resultado temprano confirma la efectividad de la calibración del detector, en tiempo, posición y orientación, y la precisión de la reconstrucción de la dirección del evento. Esto también demuestra el rendimiento y la competitividad del detector en términos de precisión de puntería y resolución angular.

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Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الملاحظة الأولى لظل الأشعة الكونية للقمر والشمس مع KM3NeT/ORCA
Translated title (French)
Première observation de l'ombre cosmique de la Lune et du Soleil avec KM3NeT/ORCA
Translated title (Spanish)
Primera observación de la sombra de rayos cósmicos de la Luna y el Sol con KM3NeT/ORCA

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4367308557
DOI
10.1140/epjc/s10052-023-11401-5

Is supplement to
https://openalex.org/W4313731559 (Other)
https://openalex.org/W2544423928 (Other)
https://openalex.org/W2187401768 (Other)
https://openalex.org/W2181743346 (Other)
https://openalex.org/W2181413294 (Other)
https://openalex.org/W2073681303 (Other)
https://openalex.org/W2062023542 (Other)
https://openalex.org/W2053286651 (Other)
https://openalex.org/W2052122378 (Other)
https://openalex.org/W2051487156 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1528055394
  • https://openalex.org/W1978763459
  • https://openalex.org/W1994380665
  • https://openalex.org/W2011006887
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  • https://openalex.org/W2155503799
  • https://openalex.org/W2169434016
  • https://openalex.org/W2265908594
  • https://openalex.org/W2807367560
  • https://openalex.org/W2887668371
  • https://openalex.org/W2888532099
  • https://openalex.org/W2963427838
  • https://openalex.org/W3008135094
  • https://openalex.org/W3039134147
  • https://openalex.org/W3040242101
  • https://openalex.org/W3092763259
  • https://openalex.org/W3101471239
  • https://openalex.org/W3214131833
  • https://openalex.org/W4287838061