{"id":{"repo_id":"athens","oai_identifier":"oai:lib.uoa.gr:uoadl:5373021"},"canonical_url":"https://search.dev.ndltd.org/etd/athens/oai:lib.uoa.gr:uoadl:5373021","repository":{"repo_id":"athens","name":"National and Kapodistrian University of Athens","base_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/frontend/oaipmh"},"display":{"title":"Search for a diffuse astrophysical neutrino flux with KM3NeT/ARCA","abstract":"Τα τελευταία χρόνια, η πολυμηνυματική αστροφυσική έχει καθιερωθεί ως ένα από τα πλέον δυναμικά πεδία της αστροφυσικής υψηλών ενεργειών. Τηλεσκόπια νετρίνων όπως το IceCube, έχουν καταστήσει εφικτή την ταυτοποίηση κοσμικών πηγών νετρίνων, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση των πιο ακραίων αστροφυσικών φαινομένων. Την ίδια στιγμή, πειραματα όπως το KM3NeT και το Baikal-GVD, έχουν φτάσει σε επίπεδα ανιχνευτικού όγκου, ικανά να συμμετέχουν σε αυτές τις προσπάθειες. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ανάλυση βασισμένη σε Monte Carlo προσομοιώσεις στο πλαίσιο του πειράματος KM3NeT, με στόχο τη διάκριση γεγονότων αλληλεπιδράσεων νετρίνων κοσμίκής προέλευσης που παρά- γουν αδρονικούς και ηλεκτρομαγνητικούς καταιονισμούς, showers, έναντι του κυρίαρχου υποβάθρου ατμοσφαιρικών μιονίων, αποτελώντας μία από τις πρώτες προσπάθειες μελέτης κοσμικών γεγονότων τύπου shower. Η μελέτη αξιολογεί την απόδοση τoυ μελλοντικά πλήρως κατασκευασμένου ανιχνευτή ARCA, ο οποίος θα αποτελείται από δύο συστοιχίες ανιχνευτών, καθένας εκ των οποίων θα περιλαμβάνει 115 Μονάδες Ανίχνευσης (Detection Units), βελτιστοποιημένες για την ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας. Μία τέτοιου τύπου μελέτη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιφέρον, καθώς δίνει πρόσβαση σε όλο το εύρος γεύσεων (NC όλων των γεύσεων, CC νe , και ντ ,), σε αντίθεση με τις μελέτες γεγονότων τύπου track που κυριαρχούνται από νετρίνα μιονίου CC, και αντιμετωπίζουν ευκολότερα το ισοτροπικό υπόβραθρο ατ- μοσφαιρικών μιονίων. Ακόμα παρέχουν πληθώρα πληροφοριών, επιτρέποντας έτσι την καλύτερη ανακατασκευή ενέργειας, μετρήσεις του λόγου γεύσεων, και ελέγχους ταλαντώσεων. Η ανάλυση βασίζεται σε δείγματα Monte Carlo προσομοιωμένων γεγονότων ατμοσφαιρικών μιονίων και νετρίνων, υπ- οθέτοντας πρότυπη αστροφυσική ροή νετρίνων με φασματικές παραμέτρους ϕ0 = 1.44×10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 και γ = 2.37. Αρχικά ορίστηκε ένα σύνολο βελτιστοποιημένων κριτηρίων, με στόχο την απομόνωση καλά ανακατασκευασ- μένων και αξιόπιστα εντοπισμένων γεγονότων κοσμικών νετρίνων και την αποτελεσματική καταστολή των ατμοσφαιρικών μιονίων. Η διαδικασία αυτή οδήγησε σε ποσοστιαία επιλογή σήματος άνω του 94%, με ταυτόχρονη μείωση του υπ- οβάθρου κατά περίπου 82%. Στη συνέχεια ορίστηκαν περισσότερες από 80 νέες μεταβλητές, βάσει των μορφολογικών και φυσικών χαρακτηριστικών των συμβάντων τύπου shower και track. ΄Ενα υποσύνολο αυτών, επιλεγμένο βάσει της ANOVA F-statistic κατανομής τους, χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση αλγορίθμου μηχανικής μάθησης βασισμέ- νου στον αλγόριθμο Boosted Decision Tree (BDT), με στόχο τη βελτιστοποίηση της διάκρισης μεταξύ σήματος και υποβάθρου. Δύο ανεξάρτητα μοντέλα BDT αναπτύχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν για την επιλογή ανερχόμενων και, για πρώτη φορά, κατερχόμενων συμβάντων, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές ιδιότητες του υποβάθρου σε κάθε περίπτωση. Το βέλτιστο μοντέλο σημείωσε αποδοτικότητα σήματος άνω του 46% και καταστολή ατμοσφαιρικών μιονίων μεγαλύτερη του 95% για διαφορετικά κατώφλια BDT score. Η ανάλυση επικεντρώνεται σε αλληλεπιδράσεις νετρίνων και άντι-νετρίνων ηλεκτρονίου( νe and ν¯e ΝC και CC αλληλεπιδράσεων) παρέχοντας ένα σαφές σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση της απόδοσης ανακατασκευής συμβάντων τύπου shower και της αποτελεσματικότητας της ταξινόμησης. H εργασία αυτή διαμορφώνει ένα ισχυρό πλαίσιο για μελλοντικές αναλύσεις συμβάντων αδρονικών και ηλεκτρομαγν- ητικών καταιονισμών, αποτελώντας τη βάση για περαιτέρω αξιολόγηση του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης σε όλο το εύρος γεύσεων νετρίων, εκτίμηση της καθαρότητας του δείγματος σε γεγονότα καταιονισμών και υπολογισμό της ευ- αισθησίας του ανιχνευτή σε διάχυτη ροή νετρίνων κοσμολογίκης προέλευσης, για τον πλήρη κατασκευασμένο ανιχνευτή KM3NeT/ARCA230.","abstract_html":"Τα τελευταία χρόνια, η πολυμηνυματική αστροφυσική έχει καθιερωθεί ως ένα από τα πλέον δυναμικά πεδία της αστροφυσικής υψηλών ενεργειών. Τηλεσκόπια νετρίνων όπως το IceCube, έχουν καταστήσει εφικτή την ταυτοποίηση κοσμικών πηγών νετρίνων, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση των πιο ακραίων αστροφυσικών φαινομένων. Την ίδια στιγμή, πειραματα όπως το KM3NeT και το Baikal-GVD, έχουν φτάσει σε επίπεδα ανιχνευτικού όγκου, ικανά να συμμετέχουν σε αυτές τις προσπάθειες. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ανάλυση βασισμένη σε Monte Carlo προσομοιώσεις στο πλαίσιο του πειράματος KM3NeT, με στόχο τη διάκριση γεγονότων αλληλεπιδράσεων νετρίνων κοσμίκής προέλευσης που παρά- γουν αδρονικούς και ηλεκτρομαγνητικούς καταιονισμούς, showers, έναντι του κυρίαρχου υποβάθρου ατμοσφαιρικών μιονίων, αποτελώντας μία από τις πρώτες προσπάθειες μελέτης κοσμικών γεγονότων τύπου shower. Η μελέτη αξιολογεί την απόδοση τoυ μελλοντικά πλήρως κατασκευασμένου ανιχνευτή ARCA, ο οποίος θα αποτελείται από δύο συστοιχίες ανιχνευτών, καθένας εκ των οποίων θα περιλαμβάνει 115 Μονάδες Ανίχνευσης (Detection Units), βελτιστοποιημένες για την ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας. Μία τέτοιου τύπου μελέτη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιφέρον, καθώς δίνει πρόσβαση σε όλο το εύρος γεύσεων (NC όλων των γεύσεων, CC νe , και ντ ,), σε αντίθεση με τις μελέτες γεγονότων τύπου track που κυριαρχούνται από νετρίνα μιονίου CC, και αντιμετωπίζουν ευκολότερα το ισοτροπικό υπόβραθρο ατ- μοσφαιρικών μιονίων. Ακόμα παρέχουν πληθώρα πληροφοριών, επιτρέποντας έτσι την καλύτερη ανακατασκευή ενέργειας, μετρήσεις του λόγου γεύσεων, και ελέγχους ταλαντώσεων. Η ανάλυση βασίζεται σε δείγματα Monte Carlo προσομοιωμένων γεγονότων ατμοσφαιρικών μιονίων και νετρίνων, υπ- οθέτοντας πρότυπη αστροφυσική ροή νετρίνων με φασματικές παραμέτρους ϕ0 = 1.44×10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 και γ = 2.37. Αρχικά ορίστηκε ένα σύνολο βελτιστοποιημένων κριτηρίων, με στόχο την απομόνωση καλά ανακατασκευασ- μένων και αξιόπιστα εντοπισμένων γεγονότων κοσμικών νετρίνων και την αποτελεσματική καταστολή των ατμοσφαιρικών μιονίων. Η διαδικασία αυτή οδήγησε σε ποσοστιαία επιλογή σήματος άνω του 94%, με ταυτόχρονη μείωση του υπ- οβάθρου κατά περίπου 82%. Στη συνέχεια ορίστηκαν περισσότερες από 80 νέες μεταβλητές, βάσει των μορφολογικών και φυσικών χαρακτηριστικών των συμβάντων τύπου shower και track. ΄Ενα υποσύνολο αυτών, επιλεγμένο βάσει της ANOVA F-statistic κατανομής τους, χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση αλγορίθμου μηχανικής μάθησης βασισμέ- νου στον αλγόριθμο Boosted Decision Tree (BDT), με στόχο τη βελτιστοποίηση της διάκρισης μεταξύ σήματος και υποβάθρου. Δύο ανεξάρτητα μοντέλα BDT αναπτύχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν για την επιλογή ανερχόμενων και, για πρώτη φορά, κατερχόμενων συμβάντων, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές ιδιότητες του υποβάθρου σε κάθε περίπτωση. Το βέλτιστο μοντέλο σημείωσε αποδοτικότητα σήματος άνω του 46% και καταστολή ατμοσφαιρικών μιονίων μεγαλύτερη του 95% για διαφορετικά κατώφλια BDT score. Η ανάλυση επικεντρώνεται σε αλληλεπιδράσεις νετρίνων και άντι-νετρίνων ηλεκτρονίου( νe and ν¯e ΝC και CC αλληλεπιδράσεων) παρέχοντας ένα σαφές σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση της απόδοσης ανακατασκευής συμβάντων τύπου shower και της αποτελεσματικότητας της ταξινόμησης. H εργασία αυτή διαμορφώνει ένα ισχυρό πλαίσιο για μελλοντικές αναλύσεις συμβάντων αδρονικών και ηλεκτρομαγν- ητικών καταιονισμών, αποτελώντας τη βάση για περαιτέρω αξιολόγηση του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης σε όλο το εύρος γεύσεων νετρίων, εκτίμηση της καθαρότητας του δείγματος σε γεγονότα καταιονισμών και υπολογισμό της ευ- αισθησίας του ανιχνευτή σε διάχυτη ροή νετρίνων κοσμολογίκης προέλευσης, για τον πλήρη κατασκευασμένο ανιχνευτή KM3NeT/ARCA230.","abstract_has_math":false,"creators":["ΛΙΟΓΚΑ ΕΛΕΝΗ-ΛΗΔΑ","LIOGKA ELENI-LIDA"],"institution":null,"degree_name":null,"degree_level":null,"degree_discipline":null,"degree_department":null,"school":null,"contributors":[],"advisors":[],"committee_chairs":[],"committee_members":[],"year":2026,"date_issued":"2026","date_published":"2026","updated_at":"2026-07-24T01:02:15Z","subjects":["Θετικές Επιστήμες","Science"],"languages":["English"],"rights":[],"rights_urls":[],"identifier_entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5373021"],"render_values":[{"text":"uoadl:5373021","href":null,"code":true}]}]},"links":{"outbound_url":"https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5373021","outbound_label":"Repository record","outbound_source":"dc:identifier"},"metadata_groups":[{"id":"people","label":"People","entries":[{"key":"dc:creator","label":"Author","values":["ΛΙΟΓΚΑ ΕΛΕΝΗ-ΛΗΔΑ","LIOGKA ELENI-LIDA"]}]},{"id":"academic_context","label":"Academic Context","entries":[{"key":"dc:date","label":"Dc Date","values":["2026"]},{"key":"dc:type","label":"Dc Type","values":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]}]},{"id":"subjects_keywords","label":"Subjects and Keywords","entries":[{"key":"dc:subject","label":"Dc Subject","values":["Θετικές Επιστήμες","Science"]}]},{"id":"language_rights","label":"Language and Rights","entries":[{"key":"dc:language","label":"Dc Language","values":["English"]}]},{"id":"identifiers","label":"Identifiers","entries":[{"key":"dc:identifier","label":"Identifier","values":["uoadl:5373021","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5373021"]}]},{"id":"additional","label":"Additional Metadata","entries":[{"key":"dc:description","label":"Description","values":["Τα τελευταία χρόνια, η πολυμηνυματική αστροφυσική έχει καθιερωθεί ως ένα από τα πλέον δυναμικά πεδία της αστροφυσικής υψηλών ενεργειών. Τηλεσκόπια νετρίνων όπως το IceCube, έχουν καταστήσει εφικτή την ταυτοποίηση κοσμικών πηγών νετρίνων, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση των πιο ακραίων αστροφυσικών φαινομένων. Την ίδια στιγμή, πειραματα όπως το KM3NeT και το Baikal-GVD, έχουν φτάσει σε επίπεδα ανιχνευτικού όγκου, ικανά να συμμετέχουν σε αυτές τις προσπάθειες. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ανάλυση βασισμένη σε Monte Carlo προσομοιώσεις στο πλαίσιο του πειράματος KM3NeT, με στόχο τη διάκριση γεγονότων αλληλεπιδράσεων νετρίνων κοσμίκής προέλευσης που παρά- γουν αδρονικούς και ηλεκτρομαγνητικούς καταιονισμούς, showers, έναντι του κυρίαρχου υποβάθρου ατμοσφαιρικών μιονίων, αποτελώντας μία από τις πρώτες προσπάθειες μελέτης κοσμικών γεγονότων τύπου shower. Η μελέτη αξιολογεί την απόδοση τoυ μελλοντικά πλήρως κατασκευασμένου ανιχνευτή ARCA, ο οποίος θα αποτελείται από δύο συστοιχίες ανιχνευτών, καθένας εκ των οποίων θα περιλαμβάνει 115 Μονάδες Ανίχνευσης (Detection Units), βελτιστοποιημένες για την ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας. Μία τέτοιου τύπου μελέτη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιφέρον, καθώς δίνει πρόσβαση σε όλο το εύρος γεύσεων (NC όλων των γεύσεων, CC νe , και ντ ,), σε αντίθεση με τις μελέτες γεγονότων τύπου track που κυριαρχούνται από νετρίνα μιονίου CC, και αντιμετωπίζουν ευκολότερα το ισοτροπικό υπόβραθρο ατ- μοσφαιρικών μιονίων. Ακόμα παρέχουν πληθώρα πληροφοριών, επιτρέποντας έτσι την καλύτερη ανακατασκευή ενέργειας, μετρήσεις του λόγου γεύσεων, και ελέγχους ταλαντώσεων. Η ανάλυση βασίζεται σε δείγματα Monte Carlo προσομοιωμένων γεγονότων ατμοσφαιρικών μιονίων και νετρίνων, υπ- οθέτοντας πρότυπη αστροφυσική ροή νετρίνων με φασματικές παραμέτρους ϕ0 = 1.44×10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 και γ = 2.37. Αρχικά ορίστηκε ένα σύνολο βελτιστοποιημένων κριτηρίων, με στόχο την απομόνωση καλά ανακατασκευασ- μένων και αξιόπιστα εντοπισμένων γεγονότων κοσμικών νετρίνων και την αποτελεσματική καταστολή των ατμοσφαιρικών μιονίων. Η διαδικασία αυτή οδήγησε σε ποσοστιαία επιλογή σήματος άνω του 94%, με ταυτόχρονη μείωση του υπ- οβάθρου κατά περίπου 82%. Στη συνέχεια ορίστηκαν περισσότερες από 80 νέες μεταβλητές, βάσει των μορφολογικών και φυσικών χαρακτηριστικών των συμβάντων τύπου shower και track. ΄Ενα υποσύνολο αυτών, επιλεγμένο βάσει της ANOVA F-statistic κατανομής τους, χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση αλγορίθμου μηχανικής μάθησης βασισμέ- νου στον αλγόριθμο Boosted Decision Tree (BDT), με στόχο τη βελτιστοποίηση της διάκρισης μεταξύ σήματος και υποβάθρου. Δύο ανεξάρτητα μοντέλα BDT αναπτύχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν για την επιλογή ανερχόμενων και, για πρώτη φορά, κατερχόμενων συμβάντων, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές ιδιότητες του υποβάθρου σε κάθε περίπτωση. Το βέλτιστο μοντέλο σημείωσε αποδοτικότητα σήματος άνω του 46% και καταστολή ατμοσφαιρικών μιονίων μεγαλύτερη του 95% για διαφορετικά κατώφλια BDT score. Η ανάλυση επικεντρώνεται σε αλληλεπιδράσεις νετρίνων και άντι-νετρίνων ηλεκτρονίου( νe and ν¯e ΝC και CC αλληλεπιδράσεων) παρέχοντας ένα σαφές σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση της απόδοσης ανακατασκευής συμβάντων τύπου shower και της αποτελεσματικότητας της ταξινόμησης. H εργασία αυτή διαμορφώνει ένα ισχυρό πλαίσιο για μελλοντικές αναλύσεις συμβάντων αδρονικών και ηλεκτρομαγν- ητικών καταιονισμών, αποτελώντας τη βάση για περαιτέρω αξιολόγηση του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης σε όλο το εύρος γεύσεων νετρίων, εκτίμηση της καθαρότητας του δείγματος σε γεγονότα καταιονισμών και υπολογισμό της ευ- αισθησίας του ανιχνευτή σε διάχυτη ροή νετρίνων κοσμολογίκης προέλευσης, για τον πλήρη κατασκευασμένο ανιχνευτή KM3NeT/ARCA230.","In recent years, multimessenger astrophysics has emerged as a key frontier in high-energy astrophysics, with neu- trino telescopes such as IceCube, enabling the identification of cosmic neutrino sources. In the same time experiments like, KM3NeT and Baikal-GVD have now reached a significant instrumented volume to join this effort. This thesis presents a Monte Carlo, based analysis within the KM3NeT collaboration, aiming at the discrimination of shower-like events induced by cosmic neutrinos in the ARCA detector from the overwhelming background of atmospheric muons, constituting one of the first efforts or a shower-like events analysis. The study evaluates the expected performance of the future fully deployed ARCA configuration, consisting of two building blocks with 115 Detection Units each, optimized for high-energy neutrino detection. Shower-event (cascade) analysis in neutrino telescopes is generally important for accessing all neutrino flavours, (NC of any flavour, CC νe , and ντ decays), beyond νµ -dominated tracks. Showers face lower, more isotropic atmospheric muon backgrounds, improving signal purity and discovery potential for astrophysical fluxes. They also, provide rich information, enabling precise energy reconstruction, flavour ratios and oscillation tests. The analysis is performed on Monte Carlo simulated atmospheric muon and neutrino samples, for a benchmark astrophysical neutrino flux with spectral parameters ϕ0 = 1.44 × 10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 and γ = 2.37. A set of optimized event selection criteria was developed to isolate well-reconstructed and well-confined cosmic neutrino events and suppress atmospheric muons, achieving signal selection efficiencies above 94% while simultaneously reducing the background by approximately 82%. Building upon this preselection, over 80 new variables were defined to capture the morphological and physical characteristics of shower and track events. A subset of these features, selected according to their ANOVA F-statistic, was employed to train a machine learning classifier based on the Boosted Decision Tree (BDT) algorithm, for further signal and background discrimination. Two Independent BDT models were optimized for upgoing and, for the first time also for downgoing event selection, accounting for differences in background behaviors. The best-performing model achieved signal efficiencies above 46% and atmospheric muon suppression above 95% for optimized classifier score thresholds. The analysis focuses on charged- and neutral-current νe and ν¯e of NC and CC interactions, providing a clean benchmark for assessing the shower reconstruction and event classification performance. This study establishes a robust methodological framework for future KM3NeT analyses of shower-like events, forming the basis for a full-flavour evaluation of classifier performance, estimation of shower purity, and sensitivity studies of diffuse astrophysical neutrino fluxes with the complete KM3NeT/ARCA230 detector configuration."]},{"key":"dc:title","label":"Title","values":["Search for a diffuse astrophysical neutrino flux with KM3NeT/ARCA"]}]}],"canonical_facts":{"dc:creator":["ΛΙΟΓΚΑ ΕΛΕΝΗ-ΛΗΔΑ","LIOGKA ELENI-LIDA"],"dc:date":["2026"],"dc:description":["Τα τελευταία χρόνια, η πολυμηνυματική αστροφυσική έχει καθιερωθεί ως ένα από τα πλέον δυναμικά πεδία της αστροφυσικής υψηλών ενεργειών. Τηλεσκόπια νετρίνων όπως το IceCube, έχουν καταστήσει εφικτή την ταυτοποίηση κοσμικών πηγών νετρίνων, ανοίγοντας ένα νέο παράθυρο στην κατανόηση των πιο ακραίων αστροφυσικών φαινομένων. Την ίδια στιγμή, πειραματα όπως το KM3NeT και το Baikal-GVD, έχουν φτάσει σε επίπεδα ανιχνευτικού όγκου, ικανά να συμμετέχουν σε αυτές τις προσπάθειες. Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ανάλυση βασισμένη σε Monte Carlo προσομοιώσεις στο πλαίσιο του πειράματος KM3NeT, με στόχο τη διάκριση γεγονότων αλληλεπιδράσεων νετρίνων κοσμίκής προέλευσης που παρά- γουν αδρονικούς και ηλεκτρομαγνητικούς καταιονισμούς, showers, έναντι του κυρίαρχου υποβάθρου ατμοσφαιρικών μιονίων, αποτελώντας μία από τις πρώτες προσπάθειες μελέτης κοσμικών γεγονότων τύπου shower. Η μελέτη αξιολογεί την απόδοση τoυ μελλοντικά πλήρως κατασκευασμένου ανιχνευτή ARCA, ο οποίος θα αποτελείται από δύο συστοιχίες ανιχνευτών, καθένας εκ των οποίων θα περιλαμβάνει 115 Μονάδες Ανίχνευσης (Detection Units), βελτιστοποιημένες για την ανίχνευση νετρίνων υψηλής ενέργειας. Μία τέτοιου τύπου μελέτη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιφέρον, καθώς δίνει πρόσβαση σε όλο το εύρος γεύσεων (NC όλων των γεύσεων, CC νe , και ντ ,), σε αντίθεση με τις μελέτες γεγονότων τύπου track που κυριαρχούνται από νετρίνα μιονίου CC, και αντιμετωπίζουν ευκολότερα το ισοτροπικό υπόβραθρο ατ- μοσφαιρικών μιονίων. Ακόμα παρέχουν πληθώρα πληροφοριών, επιτρέποντας έτσι την καλύτερη ανακατασκευή ενέργειας, μετρήσεις του λόγου γεύσεων, και ελέγχους ταλαντώσεων. Η ανάλυση βασίζεται σε δείγματα Monte Carlo προσομοιωμένων γεγονότων ατμοσφαιρικών μιονίων και νετρίνων, υπ- οθέτοντας πρότυπη αστροφυσική ροή νετρίνων με φασματικές παραμέτρους ϕ0 = 1.44×10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 και γ = 2.37. Αρχικά ορίστηκε ένα σύνολο βελτιστοποιημένων κριτηρίων, με στόχο την απομόνωση καλά ανακατασκευασ- μένων και αξιόπιστα εντοπισμένων γεγονότων κοσμικών νετρίνων και την αποτελεσματική καταστολή των ατμοσφαιρικών μιονίων. Η διαδικασία αυτή οδήγησε σε ποσοστιαία επιλογή σήματος άνω του 94%, με ταυτόχρονη μείωση του υπ- οβάθρου κατά περίπου 82%. Στη συνέχεια ορίστηκαν περισσότερες από 80 νέες μεταβλητές, βάσει των μορφολογικών και φυσικών χαρακτηριστικών των συμβάντων τύπου shower και track. ΄Ενα υποσύνολο αυτών, επιλεγμένο βάσει της ANOVA F-statistic κατανομής τους, χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση αλγορίθμου μηχανικής μάθησης βασισμέ- νου στον αλγόριθμο Boosted Decision Tree (BDT), με στόχο τη βελτιστοποίηση της διάκρισης μεταξύ σήματος και υποβάθρου. Δύο ανεξάρτητα μοντέλα BDT αναπτύχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν για την επιλογή ανερχόμενων και, για πρώτη φορά, κατερχόμενων συμβάντων, λαμβάνοντας υπόψη τις διαφορετικές ιδιότητες του υποβάθρου σε κάθε περίπτωση. Το βέλτιστο μοντέλο σημείωσε αποδοτικότητα σήματος άνω του 46% και καταστολή ατμοσφαιρικών μιονίων μεγαλύτερη του 95% για διαφορετικά κατώφλια BDT score. Η ανάλυση επικεντρώνεται σε αλληλεπιδράσεις νετρίνων και άντι-νετρίνων ηλεκτρονίου( νe and ν¯e ΝC και CC αλληλεπιδράσεων) παρέχοντας ένα σαφές σημείο αναφοράς για την αξιολόγηση της απόδοσης ανακατασκευής συμβάντων τύπου shower και της αποτελεσματικότητας της ταξινόμησης. H εργασία αυτή διαμορφώνει ένα ισχυρό πλαίσιο για μελλοντικές αναλύσεις συμβάντων αδρονικών και ηλεκτρομαγν- ητικών καταιονισμών, αποτελώντας τη βάση για περαιτέρω αξιολόγηση του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης σε όλο το εύρος γεύσεων νετρίων, εκτίμηση της καθαρότητας του δείγματος σε γεγονότα καταιονισμών και υπολογισμό της ευ- αισθησίας του ανιχνευτή σε διάχυτη ροή νετρίνων κοσμολογίκης προέλευσης, για τον πλήρη κατασκευασμένο ανιχνευτή KM3NeT/ARCA230.","In recent years, multimessenger astrophysics has emerged as a key frontier in high-energy astrophysics, with neu- trino telescopes such as IceCube, enabling the identification of cosmic neutrino sources. In the same time experiments like, KM3NeT and Baikal-GVD have now reached a significant instrumented volume to join this effort. This thesis presents a Monte Carlo, based analysis within the KM3NeT collaboration, aiming at the discrimination of shower-like events induced by cosmic neutrinos in the ARCA detector from the overwhelming background of atmospheric muons, constituting one of the first efforts or a shower-like events analysis. The study evaluates the expected performance of the future fully deployed ARCA configuration, consisting of two building blocks with 115 Detection Units each, optimized for high-energy neutrino detection. Shower-event (cascade) analysis in neutrino telescopes is generally important for accessing all neutrino flavours, (NC of any flavour, CC νe , and ντ decays), beyond νµ -dominated tracks. Showers face lower, more isotropic atmospheric muon backgrounds, improving signal purity and discovery potential for astrophysical fluxes. They also, provide rich information, enabling precise energy reconstruction, flavour ratios and oscillation tests. The analysis is performed on Monte Carlo simulated atmospheric muon and neutrino samples, for a benchmark astrophysical neutrino flux with spectral parameters ϕ0 = 1.44 × 10−18 GeV−1 , cm−2 , s−1 , sr−1 and γ = 2.37. A set of optimized event selection criteria was developed to isolate well-reconstructed and well-confined cosmic neutrino events and suppress atmospheric muons, achieving signal selection efficiencies above 94% while simultaneously reducing the background by approximately 82%. Building upon this preselection, over 80 new variables were defined to capture the morphological and physical characteristics of shower and track events. A subset of these features, selected according to their ANOVA F-statistic, was employed to train a machine learning classifier based on the Boosted Decision Tree (BDT) algorithm, for further signal and background discrimination. Two Independent BDT models were optimized for upgoing and, for the first time also for downgoing event selection, accounting for differences in background behaviors. The best-performing model achieved signal efficiencies above 46% and atmospheric muon suppression above 95% for optimized classifier score thresholds. The analysis focuses on charged- and neutral-current νe and ν¯e of NC and CC interactions, providing a clean benchmark for assessing the shower reconstruction and event classification performance. This study establishes a robust methodological framework for future KM3NeT analyses of shower-like events, forming the basis for a full-flavour evaluation of classifier performance, estimation of shower purity, and sensitivity studies of diffuse astrophysical neutrino fluxes with the complete KM3NeT/ARCA230 detector configuration."],"dc:identifier":["uoadl:5373021","https://pergamos.lib.uoa.gr/uoa/dl/object/5373021"],"dc:language":["English"],"dc:subject":["Θετικές Επιστήμες","Science"],"dc:title":["Search for a diffuse astrophysical neutrino flux with KM3NeT/ARCA"],"dc:type":["born_digital_postgraduate_thesis","Διπλωματική Εργασία","Postgraduate Thesis"]},"updated_at":"2026-07-24T01:02:15Z"}