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The KM3NeT collaboration operates two water Cherenkov neutrino telescopes in the Mediterranean sea, ORCA and ARCA. The flux of atmospheric muons produced in cosmic ray air showers forms a background to the main objectives of KM3NeT/ORCA and KM3NeT/ARCA, respectively measuring atmospheric neutrino oscillations and detecting neutrinos from astrophysical sources. A small portion of the atmospheric muons stops inside the detector’s instrumented volume. The stopping muons are 5% of the muons reconstructed using the 6 first strings deployed for ORCA. This still amounts to 1000 events per hour. We present two methods for selecting them, applied on both simulations and data. The first method uses simple cuts on a set of reconstructed variables. The second method uses a machine learning model to classify muons as “stopping” or “crossing”. Both methods allow to reach a high selection purity, close to 95%. Detecting stopping muons can serve many purposes like studying muon decay via the detection of Michel electrons or estimating the flux of atmospheric muons at sea level. This work highlights the accurate reconstruction capabilities of ORCA. The median error on the reconstructed stopping point of selected muons is less than 5 meters, and the median angular deviation is 1°. This is to be compared with the 20 meters horizontal distance between strings and the 9 meters vertical distance between optical modules. Another important result is the excellent agreement between distribution of stopping muons selected in data and in simulations.
Selecting stopping muons with KM3NeT/ORCA / Bailly-Salins, L.; Aiello, S.; Albert, A.; Alves Garre, S.; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Androutsou, E.; Anguita, M.; Aphecetche, L.; Ardid, M.; Ardid, S.; Atmani, H.; Aublin, J.; Bailly-Salins, L.; Bardacova, Z.; Baret, B.; Bariego-Quintana, A.; Basegmez Du Pree, S.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Benhassi, M.; Benoit, D. M.; Berbee, E.; Bertin, V.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bonanno, D.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Bozza, R. M.; Branzas, H.; Bretaudeau, F.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Cartraud, T.; Castaldi, P.; Cecchini, V.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chadolias, M.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; Darras, Y.; De Benedittis, A.; De Martino, B.; Decoene, V.; Del Burgo, R.; Di Cerbo, U. M.; Di Mauro, L. S.; Di Palma, I.; Diaz, A. F.; Diaz, C.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dorr, M.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Dvornicky, R.; Eberl, T.; Eckerova, E.; Eddymaoui, A.; Van Eeden, T.; Eff, M.; Van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; Enzenhofer, A.; Ferrara, G.; Filipovic, M. D.; Filippini, F.; Franciotti, D.; Fusco, L. A.; Gabriel, J.; Gagliardini, S.; Gal, T.; Garcia Mendez, J.; Garcia Soto, A.; Gatius Oliver, C.; Geisselbrecht, N.; Ghaddari, H.; Gialanella, L.; Gibson, B. K.; Giorgio, E.; Goos, I.; Goupilliere, D.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Guidi, C.; Guillon, B.; Gutierrez, M.; Van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernandez-Rey, J. J.; Huang, F.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; James, C. W.; De Jong, M.; De Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczynski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Khan Chowdhury, N. R.; Khatun, A.; Kistauri, G.; Kopper, C.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Kvatadze, R.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazo, A.; Le Stum, S.; Lehaut, G.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Majumdar, J.; Malerba, L.; Mamedov, F.; Manczak, J.; Manfreda, A.; Marconi, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Martinez-Mora, J. A.; Marzaioli, F.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Micciche, S.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mitsou, M. L.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Morley-Wong, C.; Moussa, A.; Mozun Mateo, I.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nayerhoda, A.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. O.; Oliviero, V.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Paesani, D.; Palacios Gonzalez, J.; Papalashvili, G.; Parisi, V.; Pastor Gomez, E. J.; Paun, A. M.; Pavalas, G. E.; Pena Martinez, S.; Perrin-Terrin, M.; Perronnel, J.; Pestel, V.; Pestes, R.; Piattelli, P.; Poire, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Pulvirenti, S.; Quemener, G.; Quiroz, C.; Rahaman, U.; Randazzo, N.; Randriatoamanana, R.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Saina, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; Sanchez Losa, A.; Sanfilippo, S.; Sanguineti, M.; Santonastaso, C.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Schnabel, J.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sennan, N.; Setter, B.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Shitov, Y.; Simkovic, F.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Smirnov, M. V.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stekl, I.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Tedjditi, H.; Thiersen, H.; Tosta E Melo, I.; Trocme, B.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Vacheret, A.; Valsecchi, V.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vasileiadis, G.; Vazquez De Sola, F.; Verilhac, C.; Veutro, A.; Viola, S.; Vivolo, D.; Wilms, J.; De Wolf, E.; Yepes-Ramirez, H.; Zarpapis, G.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zuniga, J.; Zywucka, N.. - 444:(2024). ( 38th International Cosmic Ray Conference, ICRC 2023 jpn ) [10.22323/1.444.0203].
Selecting stopping muons with KM3NeT/ORCA
Bailly-Salins L.;Aiello S.;Albert A.;Alves Garre S.;Aly Z.;Ambrosone A.;Ameli F.;Andre M.;Androutsou E.;Anguita M.;Aphecetche L.;Ardid M.;Ardid S.;Atmani H.;Aublin J.;Bailly-Salins L.;Bardacova Z.;Baret B.;Bariego-Quintana A.;Basegmez du Pree S.;Becherini Y.;Bendahman M.;Benfenati F.;Benhassi M.;Benoit D. M.;Berbee E.;Bertin V.;Biagi S.;Boettcher M.;Bonanno D.;Boumaaza J.;Bouta M.;Bouwhuis M.;Bozza C.;Bozza R. M.;Branzas H.;Bretaudeau F.;Bruijn R.;Brunner J.;Bruno R.;Buis E.;Buompane R.;Busto J.;Caiffi B.;Calvo D.;Campion S.;Capone A.;Carenini F.;Carretero V.;Cartraud T.;Castaldi P.;Cecchini V.;Celli S.;Cerisy L.;Chabab M.;Chadolias M.;Chen A.;Cherubini S.;Chiarusi T.;Circella M.;Cocimano R.;Coelho J. A. B.;Coleiro A.;Coniglione R.;Coyle P.;Creusot A.;Cruz A.;Cuttone G.;Dallier R.;Darras Y.;De Benedittis A.;De Martino B.;Decoene V.;Del Burgo R.;Di Cerbo U. M.;Di Mauro L. S.;Di Palma I.;Diaz A. F.;Diaz C.;Diego-Tortosa D.;Distefano C.;Domi A.;Donzaud C.;Dornic D.;Dorr M.;Drakopoulou E.;Drouhin D.;Dvornicky R.;Eberl T.;Eckerova E.;Eddymaoui A.;van Eeden T.;Eff M.;van Eijk D.;El Bojaddaini I.;El Hedri S.;Enzenhofer A.;Ferrara G.;Filipovic M. D.;Filippini F.;Franciotti D.;Fusco L. A.;Gabriel J.;Gagliardini S.;Gal T.;Garcia Mendez J.;Garcia Soto A.;Gatius Oliver C.;Geisselbrecht N.;Ghaddari H.;Gialanella L.;Gibson B. K.;Giorgio E.;Goos I.;Goupilliere D.;Gozzini S. R.;Gracia R.;Graf K.;Guidi C.;Guillon B.;Gutierrez M.;van Haren H.;Heijboer A.;Hekalo A.;Hennig L.;Hernandez-Rey J. J.;Huang F.;Idrissi Ibnsalih W.;Illuminati G.;James C. W.;de Jong M.;de Jong P.;Jung B. J.;Kalaczynski P.;Kalekin O.;Katz U. F.;Khan Chowdhury N. R.;Khatun A.;Kistauri G.;Kopper C.;Kouchner A.;Kulikovskiy V.;Kvatadze R.;Labalme M.;Lahmann R.;Larosa G.;Lastoria C.;Lazo A.;Le Stum S.;Lehaut G.;Leonora E.;Lessing N.;Levi G.;Lindsey Clark M.;Longhitano F.;Majumdar J.;Malerba L.;Mamedov F.;Manczak J.;Manfreda A.;Marconi M.;Margiotta A.;Marinelli A.;Markou C.;Martin L.;Martinez-Mora J. A.;Marzaioli F.;Mastrodicasa M.;Mastroianni S.;Micciche S.;Miele G.;Migliozzi P.;Migneco E.;Mitsou M. L.;Mollo C. M.;Morales-Gallegos L.;Morley-Wong C.;Moussa A.;Mozun Mateo I.;Muller R.;Musone M. R.;Musumeci M.;Nauta L.;Navas S.;Nayerhoda A.;Nicolau C. A.;Nkosi B.;Fearraigh B. O.;Oliviero V.;Orlando A.;Oukacha E.;Paesani D.;Palacios Gonzalez J.;Papalashvili G.;Parisi V.;Pastor Gomez E. J.;Paun A. M.;Pavalas G. E.;Pena Martinez S.;Perrin-Terrin M.;Perronnel J.;Pestel V.;Pestes R.;Piattelli P.;Poire C.;Popa V.;Pradier T.;Pulvirenti S.;Quemener G.;Quiroz C.;Rahaman U.;Randazzo N.;Randriatoamanana R.;Razzaque S.;Rea I. C.;Real D.;Reck S.;Riccobene G.;Robinson J.;Romanov A.;Saina A.;Salesa Greus F.;Samtleben D. F. E.;Sanchez Losa A.;Sanfilippo S.;Sanguineti M.;Santonastaso C.;Santonocito D.;Sapienza P.;Schnabel J.;Schumann J.;Schutte H. M.;Seneca J.;Sennan N.;Setter B.;Sgura I.;Shanidze R.;Shitov Y.;Simkovic F.;Simonelli A.;Sinopoulou A.;Smirnov M. V.;Spisso B.;Spurio M.;Stavropoulos D.;Stekl I.;Taiuti M.;Tayalati Y.;Tedjditi H.;Thiersen H.;Tosta e Melo I.;Trocme B.;Tsourapis V.;Tzamariudaki E.;Vacheret A.;Valsecchi V.;Van Elewyck V.;Vannoye G.;Vasileiadis G.;Vazquez de Sola F.;Verilhac C.;Veutro A.;Viola S.;Vivolo D.;Wilms J.;de Wolf E.;Yepes-Ramirez H.;Zarpapis G.;Zavatarelli S.;Zegarelli A.;Zito D.;Zornoza J. D.;Zuniga J.;Zywucka N.
2024
Abstract
The KM3NeT collaboration operates two water Cherenkov neutrino telescopes in the Mediterranean sea, ORCA and ARCA. The flux of atmospheric muons produced in cosmic ray air showers forms a background to the main objectives of KM3NeT/ORCA and KM3NeT/ARCA, respectively measuring atmospheric neutrino oscillations and detecting neutrinos from astrophysical sources. A small portion of the atmospheric muons stops inside the detector’s instrumented volume. The stopping muons are 5% of the muons reconstructed using the 6 first strings deployed for ORCA. This still amounts to 1000 events per hour. We present two methods for selecting them, applied on both simulations and data. The first method uses simple cuts on a set of reconstructed variables. The second method uses a machine learning model to classify muons as “stopping” or “crossing”. Both methods allow to reach a high selection purity, close to 95%. Detecting stopping muons can serve many purposes like studying muon decay via the detection of Michel electrons or estimating the flux of atmospheric muons at sea level. This work highlights the accurate reconstruction capabilities of ORCA. The median error on the reconstructed stopping point of selected muons is less than 5 meters, and the median angular deviation is 1°. This is to be compared with the 20 meters horizontal distance between strings and the 9 meters vertical distance between optical modules. Another important result is the excellent agreement between distribution of stopping muons selected in data and in simulations.
38th International Cosmic Ray Conference, ICRC 2023
km3net; neutrinos; neutrino telescopes
04 Pubblicazione in atti di convegno::04b Atto di convegno in volume
Selecting stopping muons with KM3NeT/ORCA / Bailly-Salins, L.; Aiello, S.; Albert, A.; Alves Garre, S.; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Androutsou, E.; Anguita, M.; Aphecetche, L.; Ardid, M.; Ardid, S.; Atmani, H.; Aublin, J.; Bailly-Salins, L.; Bardacova, Z.; Baret, B.; Bariego-Quintana, A.; Basegmez Du Pree, S.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Benhassi, M.; Benoit, D. M.; Berbee, E.; Bertin, V.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bonanno, D.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Bozza, R. M.; Branzas, H.; Bretaudeau, F.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Cartraud, T.; Castaldi, P.; Cecchini, V.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chadolias, M.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; Darras, Y.; De Benedittis, A.; De Martino, B.; Decoene, V.; Del Burgo, R.; Di Cerbo, U. M.; Di Mauro, L. S.; Di Palma, I.; Diaz, A. F.; Diaz, C.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dorr, M.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Dvornicky, R.; Eberl, T.; Eckerova, E.; Eddymaoui, A.; Van Eeden, T.; Eff, M.; Van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; Enzenhofer, A.; Ferrara, G.; Filipovic, M. D.; Filippini, F.; Franciotti, D.; Fusco, L. A.; Gabriel, J.; Gagliardini, S.; Gal, T.; Garcia Mendez, J.; Garcia Soto, A.; Gatius Oliver, C.; Geisselbrecht, N.; Ghaddari, H.; Gialanella, L.; Gibson, B. K.; Giorgio, E.; Goos, I.; Goupilliere, D.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Guidi, C.; Guillon, B.; Gutierrez, M.; Van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernandez-Rey, J. J.; Huang, F.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; James, C. W.; De Jong, M.; De Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczynski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Khan Chowdhury, N. R.; Khatun, A.; Kistauri, G.; Kopper, C.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Kvatadze, R.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazo, A.; Le Stum, S.; Lehaut, G.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Majumdar, J.; Malerba, L.; Mamedov, F.; Manczak, J.; Manfreda, A.; Marconi, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Martinez-Mora, J. A.; Marzaioli, F.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Micciche, S.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mitsou, M. L.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Morley-Wong, C.; Moussa, A.; Mozun Mateo, I.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nayerhoda, A.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. O.; Oliviero, V.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Paesani, D.; Palacios Gonzalez, J.; Papalashvili, G.; Parisi, V.; Pastor Gomez, E. J.; Paun, A. M.; Pavalas, G. E.; Pena Martinez, S.; Perrin-Terrin, M.; Perronnel, J.; Pestel, V.; Pestes, R.; Piattelli, P.; Poire, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Pulvirenti, S.; Quemener, G.; Quiroz, C.; Rahaman, U.; Randazzo, N.; Randriatoamanana, R.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Saina, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; Sanchez Losa, A.; Sanfilippo, S.; Sanguineti, M.; Santonastaso, C.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Schnabel, J.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sennan, N.; Setter, B.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Shitov, Y.; Simkovic, F.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Smirnov, M. V.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stekl, I.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Tedjditi, H.; Thiersen, H.; Tosta E Melo, I.; Trocme, B.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Vacheret, A.; Valsecchi, V.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vasileiadis, G.; Vazquez De Sola, F.; Verilhac, C.; Veutro, A.; Viola, S.; Vivolo, D.; Wilms, J.; De Wolf, E.; Yepes-Ramirez, H.; Zarpapis, G.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zuniga, J.; Zywucka, N.. - 444:(2024). ( 38th International Cosmic Ray Conference, ICRC 2023 jpn ) [10.22323/1.444.0203].
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.
