Radioactivity Influence by 40K in the KM3NeT DOMs

Abstract

KM3NeT es una colaboración internacional que se encuentra construyendo y perando la infraestructura de investigación submarina más grande, multidisciplinaria y ultipropósito del hemisferio norte que albergará la siguiente generación de telescopios de neutrinos. Estos están siendo ubicados en dos sitios del Mar Mediterráneo que corresponden a ORCA y ARCA, entre 2500-3500 metros de profundidad. El objetivo de ORCA es estudiar la jerarquía de masas de neutrinos y los parámetros de oscilación con neutrinos atmosféricos, mientras que ARCA está optimizado para detectar y estudiar fuentes de alta energía de neutrinos cósmicos. Para cumplir su propósito KM3NeT está compuesto de cientos de tubos fotomultiplicadores (PMTs) que detectan luz Cherenkov inducida por leptones cargados que superan la velocidad de la luz en el medio, producidos por la interacción de neutrinos. Treinta y un PMTs, de 3-pulgadas cada uno, se encuentran dentro de un módulo óptico digital (DOM) protegido por una esfera de 17-pulgadas en diámetro. Este contenedor está hecho de un vidrio borosilicato (Vitrovex) de 14-mm de grosor, resistente a las altas presiones del fondo del mar. Se presume que el Vitrovex contiene rastros de isotopos como 40K, 232Th, y 238U, de los cuales sus subproductos se liberan en el agua marina y dentro del Vitrovex. 40K libera la cantidad más significante de electrones relativistas que exceden el umbral de energía Cherenkov, causando señales que constituyen un fondo óptico que debe ser separado de las señales inducidas por la interacción de neutrinos con el medio. Este estudio experimental busca tasas de coincidencia producidos en los DOMs de KM3NeT, que se sospecha son causadas por el decaimiento radioactivo de 40K, 232Th, 238U y discute su influencia como fondo óptico para KM3NeT. La caracterización de este fondo óptico, previo a la ubicación de líneas de DOMs es fundamental para entender mejor el comportamiento de telescopios de neutrinos en el fondo del mar.