Ricerca di un segnale di neutrini cosmici dalle sorgenti gamma puntiformi delle mappe HAWC con 10 anni di dati del telescopio ANTARES e primi risultati di KM3NET
ANTARES è il più grande telescopio per neutrini cosmici presente nell'emisfero nord terrestre, il cui principale obiettivo scientifico è la scoperta di sorgenti di neutrini cosmici di energia del TeV-PeV del nostro Universo. In questo lavoro di tesi sono presentati i risultati preliminari dello studio della sensibilità del telescopio ANTARES al flusso di neutrini proveniente dalle regioni nel cielo in cui un elevato flusso γ è stato osservato dal telescopio HAWC. In particolare, in riferimento al periodo di acquisizione dati di ANTARES 2007-2017, è stata svolta la ricerca di un flusso di neutrini emesso dalle sorgenti puntiformi Markarian 421 e Markarian 501 e dall'intero cielo γ osservato da HAWC. Poichè una rilevante componente della radiazione γ diffusa alle energie del GeV-TeV è dovuta all'interazione dei raggi cosmici con la materia e radiazione presenti nella nostra galassia, ci si aspetta che una significativa componente del flusso diffuso di neutrini cosmici osservabile da Terra sia di origine galattica e direttamente correlato all'emissione γ osservata. In questo lavoro di tesi due differenti mappe del cielo γ fornite dalla collaborazione HAWC sono state utilizzate per investigare l'origine del flusso di neutrini cosmici atteso a Terra. A tale scopo, le mappe sono state usate come modelli di riferimento per determinare la distribuzione spaziale e lo spettro in energia del flusso di neutrini cosmici. Inoltre, sebbene soltanto una frazione del flusso γ osservato da HAWC è di origine adronica, in questo lavoro è stata considerata una corrispondenza diretta tra il flusso γ e il flusso di neutrini. La sensibilità al flusso di neutrini atteso è stata stimata tramite simulazioni MC di neutrini, includendo anche il contributo al background dovuto ai muoni atmosferici ed ai neutrini atmosferici. La componente di background dovuta ai muoni atmosferici è stata rigettata selezionando le traccie degli eventi con elevato angolo di zenith e applicando dei tagli ai parametri che caratterizzano la qualità di ricostruzione della traccia. L'estimatore di energia ricostruita dell'evento è stato invece usato per ridurre la componenti di background dovuta ai neutrini atmosferici. La ricerca di un flusso di neutrini emesso da sorgenti puntiformi è stata svolta usando il metodo della massimizzazione della likelihood. La ricerca di una componenti di neutrini cosmici emessi dalle sorgenti Markarian 421 e Markarian 501 ha permesso di determinare una sensibilità a tale flusso che risulta essere due ordini di grandezza minore rispetto ai flussi previsti. La ricerca di un flusso di neutrini cosmici correlato all'emissione γ del cielo osservato da HAWC ha permesso di definire una sensibilità circa 7 volte inferiore al flusso di neutrini emesso dalla sorgente più intensa tra quelle presenti nelle mappe. Il risultato ottenuto in merito alla ricerca di sorgenti puntiformi di neutrini cosmici risulta essere circa 20% meno sensibile rispetto ai risultati precedentemente ottenuti con il telescopio ANTARES. Tale differenza è principalmente dovuta all'utilizzo di simulazioni MC differenti rispetto a quelle utilizzate nelle precedenti analisi. Le discrepanze osservate tra le due produzioni MC sono attualmente oggetto di indagine. La possibilità di migliorare il risultato ottenuto sarà investigata in una futura estensione di questo lavoro attraverso una “stacking analysis” delle sorgenti presenti nelle mappe di HAWC, tenendo conto anche di un più realistico modello di emissione di neutrini. Al fine di estendere i risultati ottenuti dal telescopio ANTARES, la collaborazione KM3NeT ha iniziato la realizzazione di una nuova infrastruttura di ricerca nel Mar Mediterraneo che ospiterà un rivelatore di neutrini cosmici con energia nel GeV-TeV, il telescopio ARCA. Parte di questo lavoro di tesi è dedicata alle descrizione del software sviluppato per la qualificazione e il monitoraggio dei dati acquisiti con il telescopio ARCA. L'analisi di tali dati ha permesso di ottenere la prima misura della dipendenza dalla profondità marina del rate di coincidenze indotto dal flusso di muoni atmosferici con le prime due ARCA-DU.
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