Published April 1, 2022 | Version v1
Publication Open

Implementation and first results of the KM3NeT real-time core-collapse supernova neutrino search

Creators

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

Description

The KM3NeT research infrastructure is under construction in the Mediterranean Sea. KM3NeT will study atmospheric and astrophysical neutrinos with two multi-purpose neutrino detectors, ARCA and ORCA, primarily aimed at GeV-PeV neutrinos. Thanks to the multi-photomultiplier tube design of the digital optical modules, KM3NeT is capable of detecting the neutrino burst from a Galactic or near-Galactic core-collapse supernova. This potential is already exploitable with the first detection units deployed in the sea. This paper describes the real-time implementation of the supernova neutrino search, operating on the two KM3NeT detectors since the first months of 2019. A quasi-online astronomy analysis is introduced to study the time profile of the detected neutrinos for especially significant events. The mechanism of generation and distribution of alerts, as well as the integration into the SNEWS and SNEWS 2.0 global alert systems are described. The approach for the follow-up of external alerts with a search for a neutrino excess in the archival data is defined. Finally, an overview of the current detector capabilities and a report after the first two years of operation are given.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

البنية التحتية للبحوث KM3NeT قيد الإنشاء في البحر الأبيض المتوسط. ستدرس KM3NeT النيوترونات الجوية والفيزيائية الفلكية باستخدام كاشفين للنيوترينو متعدد الأغراض، أركا وأوركا، يهدفان في المقام الأول إلى نيوترونات GeV - PeV. بفضل تصميم الأنبوب متعدد المضاعفات الضوئية للوحدات البصرية الرقمية، فإن KM3NeT قادر على اكتشاف انفجار النيوترينو من المستعر الأعظم المجري أو القريب من انهيار المجرة. هذه الإمكانية قابلة للاستغلال بالفعل مع نشر وحدات الكشف الأولى في البحر. تصف هذه الورقة التنفيذ في الوقت الفعلي لبحث المستعر الأعظم النيوترينو، الذي يعمل على كاشفي KM3NeT منذ الأشهر الأولى من عام 2019. يتم تقديم تحليل علم الفلك شبه عبر الإنترنت لدراسة الملف الزمني للنيوترونات المكتشفة للأحداث المهمة بشكل خاص. تم وصف آلية إنشاء التنبيهات وتوزيعها، بالإضافة إلى دمجها في أنظمة الإنذار العالمية SNEWS و SNEWS 2.0. يتم تعريف نهج متابعة التنبيهات الخارجية مع البحث عن فائض النيوترينو في البيانات الأرشيفية. أخيرًا، يتم تقديم نظرة عامة على قدرات الكاشف الحالية وتقرير بعد أول عامين من التشغيل.

Translated Description (French)

L'infrastructure de recherche KM3NeT est en construction en Méditerranée. KM3NeT étudiera les neutrinos atmosphériques et astrophysiques avec deux détecteurs de neutrinos polyvalents, ARCA et ORCA, principalement destinés aux neutrinos GeV-PeV. Grâce à la conception de tubes multi-photomultiplicateurs des modules optiques numériques, KM3NeT est capable de détecter l'éclatement de neutrinos d'une supernova galactique ou proche de l'effondrement du cœur galactique. Ce potentiel est déjà exploitable avec les premières unités de détection déployées en mer. Cet article décrit la mise en œuvre en temps réel de la recherche de neutrinos de supernova, opérant sur les deux détecteurs KM3NeT depuis les premiers mois de 2019. Une analyse astronomique quasi en ligne est introduite pour étudier le profil temporel des neutrinos détectés pour des événements particulièrement significatifs. Le mécanisme de génération et de distribution des alertes, ainsi que l'intégration dans les systèmes d'alerte mondiaux SNEWS et SNEWS 2.0 sont décrits. La démarche de suivi des alertes externes avec une recherche d'excès de neutrinos dans les données archivistiques est définie. Enfin, un aperçu des capacités actuelles du détecteur et un rapport après les deux premières années de fonctionnement sont donnés.

Translated Description (Spanish)

La infraestructura de investigación KM3NeT está en construcción en el mar Mediterráneo. KM3NeT estudiará neutrinos atmosféricos y astrofísicos con dos detectores de neutrinos polivalentes, ARCA y ORCA, dirigidos principalmente a neutrinos GeV-PeV. Gracias al diseño del tubo multifotomultiplicador de los módulos ópticos digitales, KM3NeT es capaz de detectar la ráfaga de neutrinos de una supernova de colapso de núcleo galáctico o casi galáctico. Este potencial ya es explotable con las primeras unidades de detección desplegadas en el mar. Este artículo describe la implementación en tiempo real de la búsqueda de neutrinos de supernova, operando en los dos detectores KM3NeT desde los primeros meses de 2019. Se introduce un análisis de astronomía casi en línea para estudiar el perfil de tiempo de los neutrinos detectados para eventos especialmente significativos. Se describe el mecanismo de generación y distribución de alertas, así como la integración en los sistemas de alerta global SNEWS y SNEWS 2.0. Se define el enfoque para el seguimiento de alertas externas con búsqueda de exceso de neutrinos en los datos de archivo. Por último, se ofrece una visión general de las capacidades actuales del detector y un informe después de los dos primeros años de funcionamiento.

Files

s10052-022-10137-y.pdf.pdf

Files (1.2 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:26c1940695c93e5da410baef89bf313c
1.2 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التنفيذ والنتائج الأولى للبحث عن المستعر الأعظم KM3NeT في الوقت الحقيقي
Translated title (French)
Mise en œuvre et premiers résultats de la recherche de neutrinos de supernova KM3NeT en temps réel avec effondrement du noyau
Translated title (Spanish)
Implementación y primeros resultados de la búsqueda de neutrinos de supernova de colapso de núcleo en tiempo real KM3NeT

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3200543841
DOI
10.1140/epjc/s10052-022-10137-y

Is supplement to
https://openalex.org/W4283362303 (Other)
https://openalex.org/W4223572728 (Other)
https://openalex.org/W3178995869 (Other)
https://openalex.org/W3106425721 (Other)
https://openalex.org/W2947153326 (Other)
https://openalex.org/W2806910436 (Other)
https://openalex.org/W2724123436 (Other)
https://openalex.org/W2088048115 (Other)
https://openalex.org/W2067379838 (Other)
https://openalex.org/W1637985276 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1662891299
  • https://openalex.org/W1971352841
  • https://openalex.org/W1984016689
  • https://openalex.org/W2025372871
  • https://openalex.org/W2035943259
  • https://openalex.org/W2058060865
  • https://openalex.org/W2079103297
  • https://openalex.org/W2092842831
  • https://openalex.org/W2100404966
  • https://openalex.org/W2118275409
  • https://openalex.org/W2128947363
  • https://openalex.org/W2147626947
  • https://openalex.org/W2260485220
  • https://openalex.org/W2265908594
  • https://openalex.org/W2316388590
  • https://openalex.org/W2596958243
  • https://openalex.org/W2765858019
  • https://openalex.org/W2911672284
  • https://openalex.org/W2944483477
  • https://openalex.org/W2963423774
  • https://openalex.org/W2982610777
  • https://openalex.org/W2998083304
  • https://openalex.org/W3005225737
  • https://openalex.org/W3008135094
  • https://openalex.org/W3035018125
  • https://openalex.org/W3080803408
  • https://openalex.org/W3101756884
  • https://openalex.org/W3104181005
  • https://openalex.org/W3105618105
  • https://openalex.org/W3120007113
  • https://openalex.org/W3123428956
  • https://openalex.org/W3128551553
  • https://openalex.org/W4230038347
  • https://openalex.org/W4245169221
  • https://openalex.org/W85293589